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钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁抗弯性能理论分析

发布时间:2018-12-28 11:54
【摘要】:钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁是一种新型的装配式钢—混凝土组合梁。它是将预制带肋混凝土底板搁置在钢梁的翼缘上,并在底板上浇筑混凝土形成叠合楼板;通过焊接在钢梁上翼缘的抗剪连接件传递钢梁和叠合楼板间的纵向剪力,从而使二者协同工作。本文总结了传统的钢—混凝土组合梁和现有的装配式钢—混凝土组合梁的形式和应用现状,分析了它们的优势和不足。在此基础上归纳了新型的钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁所具有的技术和经济优势,并详细介绍了它的基本原理、构造和施工方法等。为探究钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁的抗弯设计方法,本文对国内外学者关于钢—混凝土组合梁的试验和理论研究进行文献综述,并建立了承受两点集中荷载的简支叠合板组合梁的力学模型。该模型考虑了预制底板拼缝、预制率和交界面上相对滑移的影响,由钢梁和叠合楼板微元体的受力平衡条件和变形协调条件建立方程,推导出叠合板组合梁抗弯刚度的计算方法。本文还进一步推导了新型叠合板组合梁在弹性阶段的变形曲线、交界面上相对滑移、弹性抗弯承载力的计算方法。此外,本文还基于组合梁达到极限状态时截面的塑形应力分布,建立了新型叠合板组合梁的简化极限抗弯承载力的计算方法。为验证计算方法的准确性,本文对9个钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁试件和1个钢—全现浇混凝土组合梁试件进行四点弯曲试验。记录并分析了各组合梁试件的破坏模态和跨中弯矩—挠度曲线。主要的试验参数有叠合楼板的厚度、预制底板的搁置长度、栓钉的间距、楼板的纵向配筋率和楼板形式。本文分析了这些试验参数对叠合板组合梁抗弯性能的影响。根据四点弯曲试验的结果,本文对提出的钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁的抗弯刚度、弹性变形、弹性抗弯承载力和极限抗弯承载力等公式验证,这些公式的计算结果与实测结果吻合良好,满足工程设计的精度要求。此外,本文还探究不同荷载下,钢梁和混凝土楼板交界面上的滑移分布规律;并以预制率作为分析参数,探究不同预制率对钢—预制带肋混凝土叠合板组合梁抗弯性能的影响。
[Abstract]:Steel-prefabricated reinforced concrete composite beam is a new type of steel-concrete composite beam. The precast ribbed concrete floor is placed on the flange of the steel beam, and the concrete is poured on the floor to form a composite floor. The longitudinal shear force between the steel beam and the composite floor is transferred by the shear joint welded to the flange of the steel beam, so that the two can work together. In this paper, the forms and applications of traditional steel-concrete composite beams and existing fabricated steel-concrete composite beams are summarized, and their advantages and disadvantages are analyzed. On this basis, the technical and economic advantages of a new type of steel-precast concrete composite beam with ribbed concrete are summarized, and its basic principle, construction and construction method are introduced in detail. In order to explore the flexural design method of steel-precast reinforced concrete composite beams, this paper summarizes the domestic and foreign scholars' experimental and theoretical research on steel-concrete composite beams. The mechanical model of simply supported laminated composite beam subjected to two-point concentrated load is established. The model takes into account the effects of prefabricated floor joints, prefabrication rates and relative slippage on the interface. The equations are derived from the stress balance conditions and deformation coordination conditions of steel beams and superimposed floor micro-elements. The calculation method of flexural stiffness of composite beams with laminated plates is derived. The deformation curve of a new composite beam with laminated plates at the elastic stage, the relative slip at the interface, and the calculation method of the elastic flexural bearing capacity are also derived in this paper. In addition, based on the plastic stress distribution of composite beam when it reaches the limit state, a simplified calculation method for ultimate flexural bearing capacity of a new composite beam with laminated plates is established in this paper. In order to verify the accuracy of the calculation method, four point bending tests were carried out on 9 steel-precast concrete composite beam specimens and 1 steel-cast-in-situ concrete composite beam specimen. The failure modes and moment-deflection curves of composite beams were recorded and analyzed. The main test parameters are the thickness of superimposed floor, the length of prefabricated floor, the spacing of bolt, the ratio of longitudinal reinforcement and the form of floor. In this paper, the influence of these test parameters on the flexural behavior of composite beams with laminated plates is analyzed. Based on the results of four-point bending test, the formulas proposed in this paper for the flexural stiffness, elastic deformation, elastic flexural capacity and ultimate flexural capacity of steel-precast reinforced concrete composite beams are verified. The calculation results of these formulas are in good agreement with the measured results and meet the requirements of engineering design accuracy. In addition, the slip distribution at the interface between steel beam and concrete floor is studied under different loads, and the influence of precast ratio on the flexural behavior of steel-precast concrete composite slab composite beam is studied with precast ratio as the analysis parameter.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU398.9

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本文编号:2393905

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