外文翻譯--混凝土收縮及局部相互作用對(duì)組合結(jié)構(gòu)的變形影響（中文）

1、<p><b>　　中文2962字</b></p><p>　　出處：Procedia Engineering 14 (2011) 396–401</p><p>　　鋼混T型梁中混凝土收縮效應(yīng)與局部相互作用</p><p>　　對(duì)組合結(jié)構(gòu)變形影響的探究</p><p>　　[摘要] 由抗剪連接件連接的鋼混梁構(gòu)

2、件的使用可以追溯到半個(gè)多世紀(jì)之前。并且它們現(xiàn)在被無處不在地運(yùn)用于民用建筑結(jié)構(gòu)中。它們之所以被廣泛以及高效的利用是來自于它巧妙利用混凝土承受壓力，鋼材承擔(dān)拉力這一原理。通過這種效應(yīng)可以在混凝土板與鋼筋龍骨及鋼筋機(jī)械連接緊密后，最充分地利用兩種不同的材料獨(dú)有的特性來增強(qiáng)梁的強(qiáng)度和剛度。在不考慮長期作用時(shí)混凝土的收縮和徐變效應(yīng)的情況下，Newmark，Siesss和Viest于1951年已經(jīng)得出了經(jīng)典的鋼混梁構(gòu)件局部相互作用的計(jì)算解決方案，方

3、案量化了剪切連接件強(qiáng)度增加時(shí)梁的強(qiáng)度的增加量，兩者之間的關(guān)系可以用雙曲三角函數(shù)表示。當(dāng)梁中的混凝土和鋼材間沒有抗剪連接件連接時(shí)，梁的徐變最終撓度是由兩種材料的抗彎剛度單獨(dú)起作用來決定的，混凝土板的任意均一的收縮變形都不會(huì)對(duì)梁后期的變形即徐變量產(chǎn)影響。另一方面，如果混凝土和鋼筋之間的剪力連接效應(yīng)是剛度無限大的剛接時(shí)，由混凝土板變形引起的偏心彎矩效應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致梁產(chǎn)生相當(dāng)大的混凝土板收縮而導(dǎo)致的后期徐變。因此這樣會(huì)完全否定這種結(jié)合方式最初為加強(qiáng)

4、梁的剛度的效應(yīng)的設(shè)想。從理論上講，一個(gè)完全結(jié)合方式的梁會(huì)因由混凝土板的收縮所導(dǎo)致的變</p><p>　　[關(guān)鍵詞]：組合梁;收縮變形;徐變;局部相互作用;非線性</p><p><b>　　1．引言</b></p><p>　　本文考慮了鋼混組合梁內(nèi)尤其是在T型鋼混組合梁中局部相互作用的具體效應(yīng)和由于收縮而產(chǎn)生的具體的局部相互作用。 

5、;它以配套文獻(xiàn)（布拉德福德大學(xué)2010年）所論證并以其為基礎(chǔ)所發(fā)展的普遍原理為理論基礎(chǔ)，并只考慮了梁的撓度。</p><p>　　圖表1：組合梁結(jié)構(gòu)橫斷面及切應(yīng)力示意圖</p><p><b>　　2. 材料特性</b></p><p>　　圖1顯示了設(shè)有支撐的組合T型梁的橫斷面，其所應(yīng)用的四種材料包括：（一）混凝土板，（二）傳統(tǒng)的加

6、強(qiáng)筋，（三）鋼龍骨，（四）剪切連接件，對(duì)于該梁力學(xué)性能的建模，如下面的描述：</p><p>　　在本文中，鋼龍骨和傳統(tǒng)的受力鋼筋都處于結(jié)構(gòu)變形的的彈性變形區(qū)域內(nèi)，彈性模量統(tǒng)一取為。在配套文獻(xiàn)（布拉德福德大學(xué)2011年），也是做了相同的假設(shè)。其意義就是說，混凝土被視為無裂紋受力，其粘彈性會(huì)隨著混凝土收縮和徐變響應(yīng)發(fā)展。收縮應(yīng)變和徐變應(yīng)變都被假定為沿板斷面深度方向保持連續(xù)性。配套文件（布拉德福德大學(xué)2011年）表明

7、，理論上的混凝土應(yīng)變值應(yīng)取為：</p><p><b>　　公式（1）</b></p><p>　　同時(shí)混凝土應(yīng)力值應(yīng)取為：</p><p>　　， 公式（2） </p><p>　　其中 是第一次加載時(shí)間，為徐變協(xié)同效應(yīng)，為瞬時(shí)應(yīng)變，是最終混凝土應(yīng)變：,其中

8、E是最終有效彈性模量，是短期的混凝土彈性模量。這些典型定義量是專門用來計(jì)量徐變量的變化和混凝土板的收縮應(yīng)力相互作用關(guān)系。同時(shí)，配套文獻(xiàn)（布拉德福德大學(xué)2011）提出一些利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)形式，能代表性的表示梁變形反應(yīng)的詳細(xì)資料。</p><p>　　徐變系數(shù) 混凝土收縮應(yīng)力</p><p>　　圖表2：典型的混凝土收縮和及后期徐變的數(shù)據(jù)。</p>

9、<p>　　剪力連接件的反應(yīng)情況通常是憑經(jīng)驗(yàn)通過標(biāo)準(zhǔn)壓力試驗(yàn)評(píng)估的（Oehlers教授，布拉德福德大學(xué)1995年）。在材料的響應(yīng)線性范圍是明顯的的線性關(guān)系。 剪切連接件的應(yīng)力反應(yīng)大小，可以由一個(gè)剪切應(yīng)力相對(duì)滑移變形S來量化。它由接觸面的剪切應(yīng)力Fi決定的。</p><p>　　其中 公式（3

10、）</p><p>　　其中k是單位的剪力連接件單位剛度，計(jì)算方式為，它在本文被看為常量。</p><p><b>　　3。 虛功定理</b></p><p>　　正如配套文件（布拉德福德大學(xué)2011）所做的假設(shè)一樣，假設(shè)組合梁僅僅產(chǎn)生單一方向的彎曲變形，這時(shí)是假定其在其整個(gè)跨長L上僅受均布且持續(xù)穩(wěn)定強(qiáng)度荷載q的負(fù)載，并且在施工過程中

11、要有側(cè)向支撐。 進(jìn)一步假設(shè)結(jié)構(gòu)的各組成成員通過受力鋼筋及剛龍骨的作用是關(guān)于y軸對(duì)稱的，并且彎曲曲率在混凝土和受力鋼筋及龍骨中看做是相同的。 混凝土的幾何形心，以及受力鋼筋和鋼筋龍骨的幾何形心分別定位為如圖表1所示的，和。并且混凝土及鋼筋接觸面的定位點(diǎn)位于頂部表面之下。利用配套文件關(guān)于拉力的表達(dá)方式，在混凝土中，受力鋼筋和鋼龍骨的壓力大小分別為</p><p><b>　　公式（4）&

12、lt;/b></p><p>　　而在接觸表面的內(nèi)力相互作用導(dǎo)致了相對(duì)位移即滑動(dòng)。</p><p>　　， 公式（5）</p><p>　　其中為鋼筋混凝土的重心以下的加強(qiáng)區(qū)的深度，，和分別是混凝土形心和剛龍骨的軸向變形，是曲率，未被引用的變量t和，還有， 引用配套文件（布拉德福德大學(xué)2011年）所給的虛功原理的變形公式，導(dǎo)出三階微分

13、方程：</p><p><b>　　公式（6）</b></p><p>　　對(duì)于剪切連接應(yīng)力，其中：</p><p><b>　　，，， ，</b></p><p>　　。 公式（7）

14、

15、 </p><p>　　這時(shí)候可以得到滿足邊界條件的方程7的解是：</p><p>　　， 公式 （8）</p><p>　　而縱向撓曲線變化情況的表達(dá)式是：</p><p><b>　　公式 （9）</b></p><p>

16、;<b>　　其中</b></p><p>　　并且 公式（10）</p><p>　　4．局部相互作用和收縮的作用</p><p>　　跨中的撓度變形可由公式得</p><p><b>　　公式（10）</b></p><p>　　通過定義把在沒有混凝土收縮作用

17、下的全相互作用效應(yīng)下的跨中撓度變形值表示為：</p><p>　　，  公式 （11）</p><p>　　相關(guān)增加的由局部的相互作用和混凝土板收縮效應(yīng)共同產(chǎn)生的相對(duì)位移可以表示為：</p><p><b>　　， 公式 （12）</b></p>&

18、lt;p>　　其中無量綱收縮系數(shù)表達(dá)式為：</p><p>　　， 公式 （3）</p><p>　　后文中圖表3顯示了由混凝土板均一收縮變形和局部相互作用共同作用下引起的組合梁的相對(duì)位移D的圖像，其中有幾何曲線，以及作為無量綱的剪切連接件強(qiáng)度的特性值，代表的材料特性系數(shù)。還有混凝土的收縮系數(shù).。對(duì)于這個(gè)

19、組合梁，我們可以看出，比較小的混凝土收縮系數(shù)，組合梁的相對(duì)撓度減少，剪力連接剛度的增強(qiáng)這三個(gè)量是相對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的。在另一方面看，大的混凝土收縮系數(shù)，以及梁撓度的增大，也是和剪切連接件的剛度降低相對(duì)應(yīng)的。 這是因?yàn)榛炷涟宓氖湛s應(yīng)力導(dǎo)致了板內(nèi)的軸向作用力，并且這個(gè)力隨著混凝土收縮系數(shù)的增大而增加，由于這個(gè)力是與變形區(qū)域的形心方向相反的，因此它導(dǎo)致了隨著強(qiáng)度增加而增大的變化曲線。</p><p>　　因此由公式

20、（12）可以得出：</p><p>　　， 公式 （14）  </p><p>　　所以，收縮系數(shù)將對(duì)于完全復(fù)合梁和非復(fù)合梁的撓度變化產(chǎn)生完全相同的的相對(duì)增加作用。 這個(gè)結(jié)論可以在圖4中看出，當(dāng)，部分相互作用的影響是起決定性作用的（剪力連接件剛度的增加使梁的撓度變形減?。鴷r(shí)作用結(jié)果卻恰切相反。（當(dāng)剪力連接剛度

21、增加時(shí)將允許產(chǎn)生更多的鋼筋混凝土板由于收縮而產(chǎn)生的內(nèi)力的轉(zhuǎn)移，并以此來增加組合梁撓度及曲率）。</p><p>　　圖表3：梁跨中相對(duì)位移量增量的變化與局部相互作用系數(shù)和混凝土收縮系數(shù)的關(guān)系。</p><p><b>　　5.總則</b></p><p>　　本文考慮了對(duì)于鋼混組合梁使用的彈性剪力連接件的理論分析，以此來減小混凝土板收縮的效應(yīng)與

22、局部相互作用復(fù)合產(chǎn)生的不利影響。利用基于虛功原理的公式和關(guān)于梁的彎曲變形是由混凝土板收縮應(yīng)力和梁所受到的局部相互作用的程度共同所決定的這一表達(dá)前提。 具體來說，是利用了鋼混組合梁的跨中變形，還有一個(gè)無量綱的極限收縮應(yīng)力系數(shù)，這個(gè)無量綱的極限收縮應(yīng)力系數(shù)是由以下條件綜合決定的，其中包括混凝土收縮應(yīng)力，組合梁跨度，以及當(dāng)荷載效應(yīng)和混凝土收縮應(yīng)力系數(shù)確定后所得到的梁橫斷面的變形系數(shù)。該極限收縮系數(shù)的重要性在于，當(dāng)混凝土的收縮應(yīng)力超出

23、它的限定范圍后，梁的變形會(huì)以照剪切連接件的變形而增加。這是因?yàn)榛炷涟宓氖湛s效應(yīng)在混凝土板與鋼的連接表面的產(chǎn)生的限制作用。然而，當(dāng)收縮應(yīng)力常數(shù)在這個(gè)界限值之下時(shí)，通過增強(qiáng)剪切連接件的強(qiáng)度而造成的強(qiáng)度效應(yīng)會(huì)加重由于混凝土收縮而產(chǎn)生的鋼混組合梁的撓度。這個(gè)界限值應(yīng)當(dāng)可以對(duì)于設(shè)計(jì)持久受載的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性鋼混組合梁的設(shè)計(jì)有實(shí)用價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&

24、gt;<p>　　[1]   美國混凝土學(xué)會(huì)委員會(huì)209，鋼混結(jié)構(gòu)徐變，收縮和結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)的預(yù)測(cè)。 ACI; 1982年。</p><p>　　[2]布拉德福德大學(xué)碩士學(xué)會(huì)。 露天梯形板材鋼混組合板的收縮變形。 EASEC 12，香港2011。</p><p>　　[3] Oehlers DJ，布拉德福德大學(xué)碩士學(xué)會(huì)