无粘结预应力冷弯U型钢—混凝土组合梁受力分析

论文摘要

钢—混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,它兼有钢结构和钢筋混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益。但是钢—混凝土组合结构仍然具有变形大、在连续梁等超静定结构的负弯矩区域混凝土翼缘处于受拉等缺点,在应用中不尽理想,使其进一步的推广应用受到了一定的限制,预应力钢—混凝土组合结构正是克服了这些缺点,同时具有了钢—混凝土组合结构和预应力混凝土结构的受力性能,拓宽了钢—混凝土组合结构的应用领域。预应力冷弯U型钢—混凝土组合梁是由一块薄壁型钢板冷弯成型,钢梁通过剪力连接件与混凝土板相连,在钢梁内或者混凝土板内布置预应力筋,浇注混凝土,张拉预应力钢筋而形成的预应力组合梁。近年来,许多专家学者对预应力组合梁工作性能进行了研究,但对于这种形式的预应力组合梁的研究较少。本文首先对无粘结预应力冷弯U型钢—混凝土组合梁的力学性能进行理论分析,对无粘结预应力简支组合梁,首先采用换算截面法对截面进行分析,然后采用弹性分析法进行应力分析,建立了弹性抗弯承载力和极限抗弯承载力计算公式；对无粘结预应力连续组合梁,首先采用换算截面法对截面进行分析,然后采用等效荷载法进行应力分析,建立了连续组合梁抗裂承载力、弹性抗弯承载力和极限抗弯承载力计算公式；建立了预应力组合梁滑移理论计算公式,以及考虑滑移的变形和轴力理论计算公式；最后通过编程对预应力简支组合梁进行了非线性的全过程的数值分析,计算了无粘结预应力组合梁的弯矩—曲率、荷载—变形的关系曲线,探讨了其影响因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 组合结构和预应力组合结构
• 1.2 冷弯型钢的力学性能
• 1.2.1 冷弯型钢构件的特点
• 1.2.2 冷弯槽钢截面构件
• 1.2.3 冷弯Z型钢截面构件
• 1.3 预应力钢—混凝土组合梁的发展和研究现状
• 1.3.1 国外发展和研究现状
• 1.3.2 国内发展和研究现状
• 1.4 研究意义
• 1.5 研究内容
• 第2章 无粘结预应力冷弯U型钢—混凝土简支组合梁
• 2.1 截面几何特征计算
• 2.1.1. 中和轴在混凝土板内
• 2.1.2 中和轴在钢梁内
• 2.2 简支组合梁弹性阶段受力分析
• 2.2.1 预应力施加方法
• 2.2.2 预应力增量计算
• 2.2.3 应力分析
• 2.3 弹性抗弯承载力分析
• 2.3.1 中和轴在钢梁内
• 2.3.2 中和轴在混凝土板内
• 2.4 极限抗弯承载力计算
• 2.4.1 破坏模式（1）
• 2.4.2 破坏模式（2）
• 第3章 无粘结预应力组合梁滑移变形与轴力计算
• 3.1 交接面滑移计算
• 3.1.1 滑移微分方程的建立
• 3.1.2 滑移计算
• 3.1.3 滑移应变计算
• 3.1.4 算例分析
• 3.2 变形计算
• 3.2.1 完全交互作用下的组合梁变形计算
• 3.2.2 滑移引起的组合梁附加变形计算
• 3.2.3 初始变形计算
• 3.2.4 组合梁的变形计算
• 3.3 组合梁轴压力计算
• 3.3.1 微分方程建立
• 3.3.2 求解不同荷载下的轴力方程
• 3.3.3 算例分析
• 第4章 无粘结预应力冷弯U型钢—混凝土连续组合梁
• 4.1 截面几何特征计算
• 4.1.1 中和轴在U型钢梁内
• 4.1.2 中和轴在混凝土板内
• 4.2 连续组合梁弹性阶段受力分析
• 4.2.1 预应力施加方法
• 4.2.2 预应力增量计算
• 4.2.3 应力分析
• 4.3 抗裂承载力计算
• 4.3.1 中和轴在U钢梁内
• 4.3.2 中和轴位于混凝土板内
• 4.4 弹性承载力分析
• 4.4.1 中和轴在钢梁内
• 4.4.2 中和轴在混凝土板内
• 4.5 极限抗弯承载力计算
• 4.5.1 破坏模式（1）
• 4.5.2 破坏模式（2）
• 第5章 非线性分析
• 5.1 弯矩—曲率计算
• 5.1.1 材料的应力应变关系
• 5.1.2 弯矩—曲率计算
• 5.1.3 计算分析
• 5.2 荷载—变形计算
• 5.2.1 荷载—变形计算
• 5.2.2 计算分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢