钢-UHPC组合梁剪力滞效应研究
发布时间：2021-08-24 10:52
基于Gjelsvik位移模式与修正的翘曲位移函数,建立一个能同时考虑界面滑移和剪力滞效应的钢-UHPC组合梁模型,研究以矮肋板作为桥面体系的新型组合梁剪力滞效应。利用最小势能原理,得出简支组合梁在均布荷载和集中荷载下的解析解,并将解析解与试验值和ANSYS结果进行对比,验证解析解的适用性和准确性。比较矮肋板与矩形板桥面体系组合梁剪力滞效应的差异,发现相同荷载工况下,矮肋板有效宽度系数比矩形板减少了近17%,说明矮肋板桥面体系组合梁剪力滞效应更明显。对组合梁剪力滞效应影响因素进行分析,发现矮肋板桥面体系组合梁剪力滞效应除与宽跨比、荷载类型、荷载作用位置有关外,还与剪力连接件的剪切刚度、UHPC翼缘板参数取值等因素有关。研究结果还表明:适当减小宽跨比、剪力连接件的剪切刚度都可降低矮肋板桥面体系组合梁剪力滞效应。
【文章来源】：铁道科学与工程学报. 2019,16(12)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
钢-UHPC组合梁剪力滞分析模型Fig.1Shearlageffectmodelofsteel-UHPCcompositebeam
UHPC板与钢梁滑移时，两者保持均匀变形，且滑移量与栓钉所承担的剪力是线性关系。1.2钢-UHPC组合梁模型分析钢梁和UHPC板均视为各向同性弹性体，根据铁木辛柯弹性理论，钢-UHPC组合梁截面上任意一点的纵向位移u(x,y,z)由组合梁纵向位移u0，钢梁和UHPC板之间的相对转角引起的界面滑移u1，UHPC板与钢梁竖向变形引起的纵向位移u2，剪力滞效应引起的纵向位移u34部分组成。若在荷载作用下，UHPC板与钢梁之间相对转角为、组合梁竖向变形为w。则由图2可知，钢-UHPC组合梁上任一点的纵向位移可表示为：0(,,)()()()cucuxyzuhzzwfxy(1)0(,,)()()()sLsuxyzuhzzwfxy(2)式中：uc和us分别表示UHPC板和钢梁上任一点的纵向位移；hu和hL分别表示UHPC板、钢梁中性轴到组合梁换算截面中和轴的距离；zc表示UHPC板形心处的z轴坐标值；zs表示钢梁形心处的z轴坐标值；f(x)表示翘曲位移函数沿组合梁纵向的强度函数；φ(y)表示组合梁翼板的剪力滞翘曲位移函数。翼板剪力滞翘曲位移函数基本形式有2次、3次、4次抛物线、余弦函数、指数函数等。分别对抛物线函数(2，3，4次)、余弦函数、指数函数和悬链线函数进行验证。根据计算结果及文献[12]得出余弦函数比其余函数更适合矮肋板桥面体系组合梁，文献[13]同时引入能反应悬臂板宽度、位置及边界约束特性的修正系数。根据文献[14]理论研究，由于本文组合梁截面不属于双轴对称结构，仅关于Z轴对称。所以UHPC翼缘板中的剪力滞翘
第12期朱平，等：钢-UHPC组合梁剪力滞效应研究3015接，三者共同受力而形成组合梁结构。图1钢-UHPC组合梁剪力滞分析模型Fig.1Shearlageffectmodelofsteel-UHPCcompositebeam图2钢-UHPC组合梁位移模式分析Fig.2Schemeofdisplacementforsteel-UHPCcompositebeam图3钢-UHPC组合梁横断面Fig.3Sectionviewofsteel-UHPCcompositebeam1.1基本假定钢-UHPC组合梁在以下推导分析中，满足如下基本假定：1)假定UHPC翼缘板和钢材均为理想弹性材料，忽略UHPC翼缘板中普通钢筋、端横梁和横隔板对组合梁的作用。2)假定UHPC板与钢梁两者挠曲位移相等，忽略两者之间在z方向的相对位移。3)UHPC翼缘板只考虑x方向的正应变和剪应变，翼缘板平面外的剪切变形γxz与γyz及横向应变εy均很小，忽略不计；钢梁只考虑x方向正应变，钢梁自身的剪切应变忽略不计。4)假定UHPC板与钢梁滑移时，两者保持均匀变形，且滑移量与栓钉所承担的剪力是线性关系。1.2钢-UHPC组合梁模型分析钢梁和UHPC板均视为各向同性弹性体，根据铁木辛柯弹性理论，钢-UHPC组合梁截面上任意一点的纵向位移u(x,y,z)由组合梁纵向位移u0，钢梁和UHPC板之间的相对转角引起的界面滑移u1，UHPC板与钢梁竖向变形引起的纵向位移u2，剪力滞效应引起的纵向位移u34部分组成。若在荷载作用下，UHPC板与钢梁之间相对转角为、组合梁竖向变形为w。则由图2可知，钢-UHPC组合梁上任一点的纵向位移可表示为：0(,,)()()()cucuxyzuhzzwfxy(1)0(,,)()()()sLsuxyzu
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能对比试验研究[J]. 刘君平,徐帅,陈宝春. 工程力学. 2018(11)
[2]钢-混凝土组合箱型梁的滑移和剪力滞效应[J]. 朱力,聂建国,季文玉. 工程力学. 2016(09)
[3]基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应分析[J]. 张元海,胡玉茹,林丽霞. 土木工程学报. 2015(06)
[4]钢-混凝土组合梁剪力滞效应弹性解析解[J]. 李法雄,聂建国. 工程力学. 2011(09)
[5]考虑滑移、剪力滞后和剪切变形的钢-混凝土组合梁解析解[J]. 孙飞飞,李国强. 工程力学. 2005(02)
[6]槽型宽梁的剪力滞问题[J]. 倪元增. 土木工程学报. 1986(04)
硕士论文
[1]钢—混凝土组合梁斜拉桥病害及其影响分析[D]. 李辉.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3359850
【文章来源】：铁道科学与工程学报. 2019,16(12)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
钢-UHPC组合梁剪力滞分析模型Fig.1Shearlageffectmodelofsteel-UHPCcompositebeam
UHPC板与钢梁滑移时，两者保持均匀变形，且滑移量与栓钉所承担的剪力是线性关系。1.2钢-UHPC组合梁模型分析钢梁和UHPC板均视为各向同性弹性体，根据铁木辛柯弹性理论，钢-UHPC组合梁截面上任意一点的纵向位移u(x,y,z)由组合梁纵向位移u0，钢梁和UHPC板之间的相对转角引起的界面滑移u1，UHPC板与钢梁竖向变形引起的纵向位移u2，剪力滞效应引起的纵向位移u34部分组成。若在荷载作用下，UHPC板与钢梁之间相对转角为、组合梁竖向变形为w。则由图2可知，钢-UHPC组合梁上任一点的纵向位移可表示为：0(,,)()()()cucuxyzuhzzwfxy(1)0(,,)()()()sLsuxyzuhzzwfxy(2)式中：uc和us分别表示UHPC板和钢梁上任一点的纵向位移；hu和hL分别表示UHPC板、钢梁中性轴到组合梁换算截面中和轴的距离；zc表示UHPC板形心处的z轴坐标值；zs表示钢梁形心处的z轴坐标值；f(x)表示翘曲位移函数沿组合梁纵向的强度函数；φ(y)表示组合梁翼板的剪力滞翘曲位移函数。翼板剪力滞翘曲位移函数基本形式有2次、3次、4次抛物线、余弦函数、指数函数等。分别对抛物线函数(2，3，4次)、余弦函数、指数函数和悬链线函数进行验证。根据计算结果及文献[12]得出余弦函数比其余函数更适合矮肋板桥面体系组合梁，文献[13]同时引入能反应悬臂板宽度、位置及边界约束特性的修正系数。根据文献[14]理论研究，由于本文组合梁截面不属于双轴对称结构，仅关于Z轴对称。所以UHPC翼缘板中的剪力滞翘
第12期朱平，等：钢-UHPC组合梁剪力滞效应研究3015接，三者共同受力而形成组合梁结构。图1钢-UHPC组合梁剪力滞分析模型Fig.1Shearlageffectmodelofsteel-UHPCcompositebeam图2钢-UHPC组合梁位移模式分析Fig.2Schemeofdisplacementforsteel-UHPCcompositebeam图3钢-UHPC组合梁横断面Fig.3Sectionviewofsteel-UHPCcompositebeam1.1基本假定钢-UHPC组合梁在以下推导分析中，满足如下基本假定：1)假定UHPC翼缘板和钢材均为理想弹性材料，忽略UHPC翼缘板中普通钢筋、端横梁和横隔板对组合梁的作用。2)假定UHPC板与钢梁两者挠曲位移相等，忽略两者之间在z方向的相对位移。3)UHPC翼缘板只考虑x方向的正应变和剪应变，翼缘板平面外的剪切变形γxz与γyz及横向应变εy均很小，忽略不计；钢梁只考虑x方向正应变，钢梁自身的剪切应变忽略不计。4)假定UHPC板与钢梁滑移时，两者保持均匀变形，且滑移量与栓钉所承担的剪力是线性关系。1.2钢-UHPC组合梁模型分析钢梁和UHPC板均视为各向同性弹性体，根据铁木辛柯弹性理论，钢-UHPC组合梁截面上任意一点的纵向位移u(x,y,z)由组合梁纵向位移u0，钢梁和UHPC板之间的相对转角引起的界面滑移u1，UHPC板与钢梁竖向变形引起的纵向位移u2，剪力滞效应引起的纵向位移u34部分组成。若在荷载作用下，UHPC板与钢梁之间相对转角为、组合梁竖向变形为w。则由图2可知，钢-UHPC组合梁上任一点的纵向位移可表示为：0(,,)()()()cucuxyzuhzzwfxy(1)0(,,)()()()sLsuxyzu
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能对比试验研究[J]. 刘君平,徐帅,陈宝春. 工程力学. 2018(11)
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[3]基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应分析[J]. 张元海,胡玉茹,林丽霞. 土木工程学报. 2015(06)
[4]钢-混凝土组合梁剪力滞效应弹性解析解[J]. 李法雄,聂建国. 工程力学. 2011(09)
[5]考虑滑移、剪力滞后和剪切变形的钢-混凝土组合梁解析解[J]. 孙飞飞,李国强. 工程力学. 2005(02)
[6]槽型宽梁的剪力滞问题[J]. 倪元增. 土木工程学报. 1986(04)
硕士论文
[1]钢—混凝土组合梁斜拉桥病害及其影响分析[D]. 李辉.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3359850
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