预应力钢—混凝土组合梁抗弯性能研究

论文摘要

钢-混凝土组合结构是将钢材与混凝土通过剪力连接件组合成整体而共同受力的一种新型结构。钢-混凝土组合结构兼有混凝土结构和钢结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,因而被广泛运用于高速公路和城市桥梁建设中。尽管钢-混凝土组合梁在国内外都有广泛的研究,然而其理论体系还不完善,国内现行设计规范也没有相应的条款,这大大影响了该结构体系在工程中的应用。基于此,本文就预应力钢-混凝土组合梁的抗弯承载力进行了研究。在广泛收集国内外己有研究资料的基础上,文章探讨了影响预应力钢-混凝土组合梁抗弯性能的各项因素,详细介绍了将钢结构与混凝土结构连接成整体而共同工作的重要部件——剪力连接件的承载能力以及由其引起的界面滑移现象,并且推导了相应公式。为了分析预应力钢箱-混凝土组合梁的受力性能,文章以内蒙古星光互通连接线跨线桥为原型进行了模型试验研究,研究其变形发展及破坏过程,得到组合梁跨中荷载挠度曲线、交界面相对滑移曲线、跨中截面应变沿梁高的变化曲线。利用弹性分析理论,建立适合于在跨中两点对称荷载作用下钢-混凝土简支组合梁交界面滑移的计算公式;通过对组合梁在不同受力阶段的分析,得出了组合梁的承载能力计算公式;分析了由于滑移效应对预应力组合梁的刚度影响效果。并将计算结构与实测结果相比较,吻合较好。论文通过模型试验和对预应力钢-混凝土组合结构承载能力的分析,为预应力钢-混凝土组合梁的进一步研究提供了数据资料,为预应力钢-混凝土组合梁抗弯性能的进一步研究及理论分析提供参考,具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 预应力钢－混组合梁的构造特点
• 1.2.1 钢梁
• 1.2.2 钢筋混凝土翼板
• 1.2.3 抗剪连接件
• 1.3 钢－混凝土组合梁的特点
• 1.3.1 预应力钢－混组合梁的优点
• 1.3.2 预应力组合梁的不足之处
• 1.4 研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 存在的问题及本文的工作
• 1.5.1 存在的问题
• 1.5.2 本文的主要研究内容
• 第二章 预应力钢－混凝土组合梁试验研究
• 2.1 概述
• 2.1.1 试验研究目的
• 2.1.2 试验方案设计的基本思想
• 2.2 模型梁设计与制作
• 2.2.1 模型梁的构造
• 2.2.2 栓钉剪力连接件设计
• 2.2.3 混凝土翼缘板横向钢筋设计
• 2.2.4 模型梁材料
• 2.2.5 模型梁制作
• 2.2.6 模型梁制作过程图
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 测试内容
• 2.3.2 测点布置
• 2.3.3 加载方案
• 2.3.4 模型试验荷载的控制计算
• 2.3.5 试验构件的材料强度
• 2.4 试验构件的模型分析
• 2.4.1 有限元单元类型
• 2.5 钢－混组合箱梁试验分析
• 2.5.1 荷载－挠度曲线分析
• 2.5.2 荷载－钢梁底板应变曲线分析
• 2.5.3 荷载－混凝土顶板应变曲线分析
• 2.5.4 荷载－钢箱梁底板应变沿板宽分布曲线分析
• 2.5.5 荷载－混凝土顶板应变沿板宽分布曲线分析
• 2.5.6 截面应变分布曲线分析
• 2.5.7 滑移沿梁半跨的分布曲线分析
• 2.5.8 试验梁的破坏现象
• 2.6 本章小节
• 第三章 剪力连接件及组合梁界面滑移的分析研究
• 3.1 概述
• 3.2 常用剪力连接件的现状及特点
• 3.3 栓钉连接件
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 栓钉连接件破坏机理
• 3.4 栓钉连接件承载力计算
• 3.4.1 对栓钉连接件抗剪承载力计算公式的修正建议
• 3.5 组合梁交界面滑移的理论研究
• 3.5.1 基本假设
• 3.5.2 截面内力计算
• 3.5.3 界面相对滑移的计算
• 3.5.4 钢－混凝土组合梁交界面滑移的计算及试验验证
• 3.6 剪力连接键的构造要求
• 3.6.1 一般规定
• 3.6.2 栓钉剪力键的构造要求
• 3.7 本章小结
• 第四章 预应力钢－混凝土组合梁强度及刚度分析计算
• 4.1 概述
• 4.2 预应力钢－混凝土组合梁承载力计算
• 4.2.1 弹性承载力分析
• 4.2.2 极限承载力分析
• 4.3 预应力钢－混凝土组合梁刚度分析
• 4.3.1 考虑预应力和滑移效应的弹性刚度分析
• 4.3.2 预应力组合梁极限挠度分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢