鋼-混凝土組合桁架梁受力性能理論與試驗研究.pdf

1、鋼-混凝土組合桁架梁是由鋼筋混凝土板、剪力連接件、鋼桁架組合而成協(xié)同受力的受彎構(gòu)件，相同條件下，此種組合構(gòu)件相比傳統(tǒng)組合梁具有更大的剛度和承載能力，具有較高的使用和經(jīng)濟價值。但目前鋼-混凝土組合桁架梁的研究在國內(nèi)還較少，處于起步階段，與之相匹配的理論試驗研究及工程使用存在較大的空間，特別是缺乏適合國內(nèi)工程設(shè)計需要的設(shè)計依據(jù)及計算公式。
　　本文通過3根組合桁架梁試驗，并結(jié)合數(shù)值分析和理論推導(dǎo)，系統(tǒng)研究了組合桁架梁的翼緣板有效寬度、

2、組合桁架梁的滑移和掀起效應(yīng)、組合桁架梁的撓度、組合桁架梁的抗彎極限承載力和組合桁架梁的抗剪極限承載力。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　1.基于有限單元法，建立了多組單榀組合桁架和三榀組合桁架簡支梁有限元模型，并采用參數(shù)分析法對其翼緣有效寬度進行了研究，研究結(jié)果表明：荷載類型、混凝土板厚和剪力連接程度對混凝土翼板有效寬度系數(shù)影響很小，可忽略不計；寬跨比和高跨比對混凝土翼板有效寬度系數(shù)影響顯著，翼板有效寬度應(yīng)考慮其影響?？紤]

3、寬跨比和高跨比兩個關(guān)鍵參數(shù)，通過數(shù)據(jù)擬合法給出了翼緣板有效寬度計算公式，彌補了現(xiàn)行規(guī)范的空白，具有較強的工程價值。
　　2.采用公式理論推導(dǎo)法，考慮五種不同荷載受力情形，建立了同時考慮界面滑移和豎向掀起效應(yīng)影響的組合桁架界面單位長度掀起力 r(x)和軸力 N(x)沿軸向長度的微分方程，給出了各種情形所對應(yīng)的精確解和近似解求解方法。通過總結(jié)歸納，給出了掀起力沿梁長的規(guī)律，并通過數(shù)值算例結(jié)果驗證了該規(guī)律。數(shù)值計算結(jié)果也表明，組合桁架支

4、座附近存在掀起力，而且其大小不可忽略，應(yīng)在設(shè)計中加以考慮。
　　3.完成了3根不同抗剪連接程度的鋼-混凝土組合桁架梁試驗。通過試驗，研究了組合桁架梁的剛度、變形、承載力和破壞模式等受力性能，并與理論公式進行了對比分析，驗證了公式的有效性和精確性。
　　4.采用公式理論推導(dǎo)法，考慮五種不同荷載受力情形，建立了同時考慮界面滑移和豎向掀起效應(yīng)影響的組合桁架梁撓度計算公式。通過精準(zhǔn)的歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了界面滑移和豎向掀起影響組合桁架撓度

5、的內(nèi)在機理，進而建立了適用于一般荷載情形的撓度計算公式。該撓度變形計算公式，不僅適用于組合桁架梁，亦可應(yīng)用于普通鋼-混凝土組合梁。試驗數(shù)據(jù)結(jié)果和數(shù)值算例計算結(jié)果表明，本文建立的撓度計算公式計算精確而且符合常理，可有效避免現(xiàn)行規(guī)范存在的理論缺陷。
　　5.采用公式理論推導(dǎo)法，建立了完全共同工作和部分共同工作組合桁架鋼桁架拉應(yīng)變計算公式；按照抗剪連接程度，將組合桁架劃分為完全抗剪連接組合桁架和部分抗剪連接組合桁架，并推導(dǎo)建立了兩者的抗