新型外包钢—混凝土组合连续梁及梁柱节点的试验研究

论文摘要

外包钢-混凝土组合梁是在钢-混凝土组合梁的基础上发展起来的一种新型组合梁,具有用钢量省、稳定性好、刚度大、承载力高等优点,对其进行研究具有重要的理论意义和实用价值。本文通过模型试验和理论分析对外包钢-混凝土组合连续梁以及外包钢-混凝土组合梁与柱连接节点的受力性能进行了研究。完成的主要工作和取得的成果包括:（1）对两根外包钢-混凝土组合简支梁和两根外包钢-混凝土组合连续梁进行了静力试验研究。试验表明,外包钢-混凝土组合梁负弯矩区钢筋和外包钢梁通过抗剪连接措施能有效地共同工作;U形钢梁截面内混凝土的填充,使外包钢梁的整体和局部稳定性增强,在承载能力极限状态,负弯矩及正弯矩最大截面的塑性应变均充分发展,并形成比较理想的塑性铰。（2）对负弯矩作用下外包钢-混凝土组合梁的极限受弯承载力、极限受剪承载力、弯剪相关性以及组合梁混凝土翼板与腹板交界面处的纵向受剪切等性能进行了理论分析并提出了相应的计算方法,计算结果和试验结果吻合良好;对连续组合梁的内力重分布现象和中支座的弯矩调幅系数进行了探讨。（3）对负弯矩作用下外包钢-混凝土组合梁混凝土翼缘板的开裂弯矩、裂缝最大宽度和挠度进行了分析,提出的计算方法能较好地反映外包钢-混凝土连续组合梁在正常使用状态下的变形性能。（4）对四个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点和四个外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点进行了低周反复荷载试验研究。试验表明,通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱、型钢混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求。（5）对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,并对节点的构造形式和构造措施给出了设计建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 钢－混凝土组合梁的发展及应用
• 1.3 钢－混凝土组合连续梁研究现状
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 新型外包钢－混凝土组合连续梁的试验研究
• 2.1 试验概况
• 2.1.1 试件的设计
• 2.1.2 材料性能
• 2.1.3 加载装置及测点布置
• 2.2 试验结果及分析
• 2.2.1 简支组合梁主要试验结果和现象
• 2.2.2 连续组合梁主要试验结果和现象
• 2.3 小结
• 第三章 连续组合梁的承载力分析及内力重分布研究
• 3.1 组合梁在正弯矩作用下的极限受弯承载力
• 3.1.1 基本假定
• 3.1.2 正弯矩作用下的极限受弯承载力
• 3.2 组合梁在负弯矩作用下的受弯承载力
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 负弯矩作用下的极限受弯承载力
• 3.2.3 负弯矩作用下混凝土翼板纵向受力钢筋的最大配筋强度
• 3.3 组合梁在负弯矩作用下的受剪承载力
• 3.4 组合梁在负弯矩作用下的弯剪相关性
• 3.5 组合梁在负弯矩作用下的纵向受剪承载力
• 3.6 组合梁混凝土翼板的纵向受剪承载力
• 3.7 连续组合梁的内力重分布
• 3.7.1 连续组合梁内力重分布的特点
• 3.7.2 连续组合梁调幅系数分析
• 3.8 小结
• 第四章 连续组合梁正常使用状态下裂缝与挠度的分析
• 4.1 组合梁使用荷载的确定
• 4.2 组合梁支座截面混凝土翼板裂缝宽度的研究
• 4.2.1 组合梁支座截面抗裂度的理论计算
• 4.2.2 组合梁支座截面抗裂度的实用计算
• 4.2.3 负弯矩区混凝土翼板裂缝宽度的计算
• 4.3 外包钢－混凝土连续组合梁的挠度计算
• 4.3.1 连续组合梁的负弯矩区长度计算
• 4.3.2 连续组合梁的挠度计算
• 4.4 小结
• 第五章 外包钢－混凝土组合梁与柱连接节点的试验研究
• 5.1 试验概况
• 5.1.1 试件设计
• 5.1.2 材料性能
• 5.1.3 试验装置和加载程序
• 5.1.4 量测内容
• 5.2 外包钢－混凝土组合梁与钢筋混凝土柱连接节点的试验结果及分析
• 5.2.1 试件破坏过程及破坏形态
• 5.2.2 滞回曲线及骨架曲线
• 5.2.3 节点强度、延性和耗能性能
• 5.2.4 节点区剪切变形
• 5.2.5 梁端截面的荷载－曲率关系
• 5.2.6 节点区型钢应变花和箍筋应变分析
• 5.2.7 贯穿节点的梁纵筋和外包钢底板的应变分析
• 5.3 外包钢－混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点的试验结果及分析
• 5.3.1 试件破坏过程及破坏形态
• 5.3.2 滞回曲线及骨架曲线
• 5.3.3 节点强度、延性和耗能性能
• 5.3.4 节点区剪切变形
• 5.3.5 梁端截面的荷载-曲率关系
• 5.3.6 节点区型钢应变花和箍筋应变分析
• 5.4 小结
• 第六章 外包钢－混凝土组合梁与柱连接节点受剪机理及受剪承载力的探讨
• 6.1 节点受力机理的探讨
• 6.1.1 钢筋混凝土框架节点的受力机理
• 6.1.2 型钢混凝土框架节点的受力机理
• 6.1.3 钢梁与混凝土柱框架节点的受力机理
• 6.1.4 外包钢－混凝土组合梁与钢筋混凝土柱框架节点受力机理的探讨
• 6.1.5 外包钢－混凝土组合梁与型钢混凝土柱框架节点受力机理的探讨
• 6.2 节点受剪承载力的分析
• 6.2.1 外包钢－混凝土组合梁与柱连接节点水平作用剪力的计算
• 6.2.2 影响节点区受剪承载力的因素分析
• 6.2.3 外包钢－混凝土组合梁与柱连接节点受剪承载力的建议公式
• 6.3 外包钢－混凝土组合梁与柱连接节点合理构造形式的建议
• 6.3.1 外包钢－混凝土组合梁与钢筋混凝土柱连接节点的构造建议
• 6.3.2 外包钢－混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点的构造建议
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 作者在攻读博士期间发表的论文
• 致谢