装配式型钢-混凝土组合扁梁翼缘有效宽度研究

发布时间：2020-04-07 10:43

【摘要】：钢—混凝土组合梁以其优良的耐火、抗震性能,以及刚度高、承载力强、造价低廉等优点,在工程上得到了广泛的应用,关于组合梁受力性能的研究一直是土木工程中的一个热点。论文以钢—混凝土组合梁在装配式高层建筑与大跨度桥梁中的应用为目的,提出了新型装配式型钢—混凝土组合扁梁结构,设计并完成了七根组合扁梁构件受弯试验。在与实验数据对比拟合的基础上,设计了三种宽跨比、三种荷载类型、三种槽钢类型和三种材料强度比值,共计81根有限元模拟构件,研究了不同参数影响下,翼缘纵向应力的分布和有效宽度变化规律,并最终提出了两点加载、集中加载和均匀加载三种模式下,组合扁梁翼缘有效宽度的理论计算公式,为深化组合扁梁研究理论和工程设计提供了基础资料。试验研究表明,组合扁梁在弹性受力阶段时,翼缘板跨中位置上纵向应力接近于均匀分布,有效宽度基本不变;宽跨比越大,则有效宽度系数越小;而槽钢类型、钢梁高度、配筋率等因素对有效宽度影响不大。随着荷载的增加,混凝土部分达到抗压强度极限值,组合扁梁进入塑性受力阶段,有效宽度随着荷载的增加而逐渐减小。采用有限元软件ABAQUS对试验梁构件进行三维建模,建模分析过程中考虑了材料非线性和几何非线性等影响因素。在实验数据对比的基础上,建立了拟合效果良好的有限元模型,并用此类方法探讨了构件的宽跨比、荷载类型、槽钢型号、材料强度比和抗剪件间距对组合扁梁翼缘板有效宽度的影响。研究发现影响组合扁梁的主要参数为宽跨比和荷载类型;相同条件下,宽跨比越大,有效宽度越小;两点加载和均匀加载情况下,扁梁有效宽度差别不大,集中加载情况下的有效宽度则小于前两种加载情况;槽钢类型越高、材料强度比越大、钢梁高度越高和抗剪件间距越小,则扁梁的抗弯刚度和抗弯承载力越大,但这些因素对翼缘有效宽度影响不大。在模型试验和仿真分析的基础上,提出了两点加载、集中加载和均匀加载条件下的有效宽度理论计算公式,其有效宽度取值,较基于栓钉抗剪件形式的国内外规范值偏小。结合推导的组合扁梁抗弯承载力计算方法,将本文计算结果与试验值进行比对,两者吻合良好,表明提出的建议设计方法可靠。论文对新型型钢—混凝土组合扁梁构件的试验和理论分析结果,可供工程设计和有关研究参考。
【图文】：

(a) 拉伸试验机 (b) 钢材抗拉试件图 2.6 钢材拉伸试验表 2.3 钢材材料性能表试件类型 型号屈服强度 fy（MPa） 极限强度 fu（MPa）试验值 平均值 试验值 平均值钢梁腹板 Q235 厚 8mm－－371.94476.56356.28 540.89545.49378.60 550.39钢梁翼缘 Q235 厚 10mm247.33242.49359.75237.68 328.64343.79242.46 342.99[10 腹板 Q235 厚 5.3mm－－411.61612.24－－ 619.30621.94411.61 634.28

装配式型钢—混凝土组合扁梁翼缘有效宽度研究21034.72.2cuf （2-2）中，c1 =0.76、c 2=1.00 分别为棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之比和高凝土的脆性折减系数，cuf为立方体抗压强度，混凝土轴心抗压强度cf 、弹性c。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

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本文编号：2617807