地下結(jié)構(gòu)組合框架體系的力學(xué)性能研究.pdf

1、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載力高、剛度大、抗震性能好、施工快速方便等特點(diǎn)，其在地面建筑中已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是在地下工程中的應(yīng)用還比較少。地下建筑物的受力特點(diǎn)及環(huán)境較為復(fù)雜：側(cè)向壓力大，地下建筑物必須承受兩側(cè)土壤(或巖石)所施加的巨大的側(cè)壓力，且這種側(cè)壓力隨著地下建筑物埋深的增大而增大，故結(jié)構(gòu)水平抗力體系會(huì)承受一定的軸力；豎向覆土重，特別地，地下大空間的使用荷載大且跨度大，因此對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度要求更高。本文針對(duì)這些特點(diǎn)，研究了應(yīng)

2、用于地下大空間的鋼.混凝土組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 一、著重研究了在水、土壓力等地下荷載作用時(shí)，鋼-混凝土組合梁的力學(xué)行為，推導(dǎo)出彈性狀態(tài)下簡(jiǎn)支組合梁的變形與承載力計(jì)算公式，公式中不僅考慮了混凝土板與鋼梁的滑移效應(yīng)，而且考慮了軸壓的影響。同時(shí)還推導(dǎo)了塑性極限狀態(tài)下考慮軸壓影響的組合梁極限抗彎承載力以及負(fù)彎矩M-N相關(guān)方程。
　　 二、進(jìn)行了高強(qiáng)鋼高強(qiáng)混凝土組合梁的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，組合梁翼板采用抗壓

3、強(qiáng)度較高的混凝土，可以有效減小混凝土翼板的橫向應(yīng)變，增大翼板抵抗縱向劈裂的能力。同時(shí)，鋼梁與混凝土交界面的相對(duì)滑移減小，故減小了由滑移引起的對(duì)組合截面剛度與強(qiáng)度的削弱；僅提高鋼梁的屈服強(qiáng)度可以提高整個(gè)組合梁的抗彎承載力，但是過強(qiáng)的鋼梁將會(huì)使得組合梁的延性降低。組合梁中高強(qiáng)鋼-高強(qiáng)混凝土的搭配可以使得組合梁不僅具有較高的抗彎承載力而且延性較好。
　　 三、采用纖維梁(殼)單元和非線性連接彈簧單元模式，構(gòu)建了一種用于組合梁非線性分析

4、的宏觀組合模型，該模型可以考慮鋼、混凝土材料的非線性特性，混凝土翼板與鋼梁之間的相互作用，結(jié)構(gòu)的幾何非線性，其可靠性通過了鋼-混凝土組合梁物理試驗(yàn)的驗(yàn)證。
　　 四、在鋼管混凝土柱纖維梁?jiǎn)卧Ｐ突A(chǔ)上，開發(fā)了一種由非線性彈簧單元與剛性梁?jiǎn)卧獦?gòu)建而成的組合結(jié)構(gòu)梁-柱節(jié)點(diǎn)模型。其中，柱模型可以考慮鋼管的局部屈曲及鋼管內(nèi)的混凝土由于約束作用產(chǎn)生的強(qiáng)度與延性的提高；梁一柱節(jié)點(diǎn)模型不僅可以反映梁柱之間的荷載傳遞，還可考慮節(jié)點(diǎn)處剪切板的非線

5、性性能。組合結(jié)構(gòu)模型的可靠性是通過組合梁-鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)試件往復(fù)加載試驗(yàn)驗(yàn)證的。
　　 五、利用提出的宏觀模型進(jìn)行地下平面組合框架結(jié)構(gòu)的靜力彈塑性分析，提出了一種可以考慮強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)非線性特性的地下框架結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化擬靜力抗震分析方法。
　　 綜上所述，文中關(guān)于鋼.混凝土組合梁力學(xué)性能的研究成果為其應(yīng)用于地下大空間的設(shè)計(jì)理論和方法提供了參考資料；提出的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)宏觀簡(jiǎn)化模型為地下結(jié)構(gòu)組合框架體系的非線性分析提供了