组合梁考虑滑移的弹性分析及压弯构件弹塑性计算

论文摘要

本论文主要内容是计算了组合梁在弹性工作阶段考虑界面滑移时的变形以及受力性能,并介绍了压弯构件的弹塑性分析中要解决的问题。首先,本文对剪切连接件均匀布置情况下的简支组合梁在均布荷载、集中荷载作用下,进行了弹性阶段的界面滑移计算,挠度计算、组合截面上应变分布情况计算,并与相关文献中挠度计算结果进行了比较,得出了《钢结构设计规范》GB50017-2003给出的计算方法的局限性,通过多组数据计算,给出《钢结构设计规范规范》GB50017-2003公式的使用范围。文中采用的是有限元计算方法,组合梁考虑界面滑移时,结点自由度有普通梁的3个增加到4个,推导了一维情况下的单元刚度矩阵,并验证了其正确性。其次,根据理论推导,应用自己编写的有限元程序,对组合梁进行了以下几个方面的计算分析:组合梁特性,即界面剪力分布、混凝土板中轴力分布、截面应变分布;简支组合梁界面滑移和混凝土板轴力分布以及剪切连接件分布形式对变形的影响:连接件分布形式对两等跨连续组合梁变形性能的影响;在连续梁中对负弯矩区混凝土开裂的控制。以上分析,得出了一些可供实际工程中参考的结论。最后,考虑到组合梁中混凝土板单元、钢梁单元同时受有轴力和弯矩,属于压（拉）弯构件,推导了压（拉）弯构件的单元刚度矩阵,并介绍了单元刚度矩阵和总刚度矩阵的修正、塑性应力的调整以及收敛准则;将上面方法和刚度矩阵编入程序之中,计算了例题,与商业有限元软件ANSYS计算结果进行对比,得出单元刚度矩阵的正确性,为以后做弹塑性分析打开头绪。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 钢—混凝土组合梁的介绍
• 1.1.1 钢—混凝土组合结构的发展情况
• 1.1.2 钢—混凝土组合梁
• 1.2 钢—混凝土组合梁分析方法——有限元法
• 1.2.1 有限元法简介
• 1.2.2 有限元法在工程中的应用
• 1.3 论文内容概述
• 第二章 组合梁考虑界面滑移时弹性分析
• 2.1 组合梁截面计算
• 2.1.1 组合梁截面换算
• 2.1.2 组合梁截面分类
• 2.2 简支梁界面滑移计算
• 2.2.1 滑移方程
• 2.2.2 均布荷载作用下的滑移函数
• 2.2.3 集中荷载作用下得滑移函数
• 2.3 简支组合梁挠度理论计算
• 2.3.1 在均布荷载作用下的挠度计算
• 2.3.2 在跨中集中荷载作用下的挠度计算
• 2.3.3 其它文献中的计算方法
• 2.3.4 三种计算方法的比较
• 2.4 组合截面上应变计算
• 2.4.1 截面应变理论计算
• 2.4.2 曲率计算
• 第三章 组合梁单元刚度矩阵计算
• 3.1 组合梁单元单元刚度矩阵计算
• 3.1.1 问题提出及假设条件
• 3.1.2 组合梁模型
• 3.1.3 单元刚度矩阵计算
• 3.2 验证单元刚度矩阵的正确性
• 3.2.1 例题条件
• 3.2.2 理论计算结果与有限元结算结果对比
• 第四章 组合梁有限元弹性分析
• 4.1 组合梁特性分析
• 4.1.1 界面剪力流分布
• 4.1.2 混凝土板（钢梁）中轴力的分布
• 4.1.3 考虑界面滑移时截面应变的分布
• 4.2 简支组合梁弹性分析
• 4.2.1 界面滑移及混凝土板轴力分布情况
• 4.2.2 剪切连接件分布形式对变形的影响
• 4.3 两等跨连续组合梁弹性分析
• 4.3.1 连接件刚度、间距对连续梁变形的影响
• 4.3.2 数据分析及结论
• 4.4 连续梁中混凝土板受力分析
• 4.4.1 形心轴在混凝土板内
• 4.4.2 形心轴在钢梁内
• 第五章 压弯构件非线性分析方法
• 5.1 压弯情况下弹塑性截面刚度矩阵计算
• 5.1.1 问题的出现
• 5.1.2 截面刚度矩阵的计算
• 5.2 单元刚度矩阵的计算
• 5.2.1 基于截面刚度矩阵用能量法计算
• 5.2.2 直接用能量法计算
• 5.3 单元刚度矩阵和总刚的修正
• 5.3.1 单元刚度矩阵修正
• 5.3.2 总刚度矩阵修正
• 5.4 塑性应力调整
• 5.4.1 硬化模量 H'的确定
• 5.4.2 弹塑性截面应力调整计算
• 5.5 收敛准则
• 5.5.1 收敛准则的概念
• 5.5.2 范数的概念
• 5.5.3 三种收敛准则
• 5.6 计算例题
• 第六章 结语与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 发表论文
• 附录B 程序流程图、程序体、输入输出文件