T型钢—混凝土组合梁抗弯性能研究

论文摘要

T型钢-混凝土组合梁是由T型钢、剪切连接件、箍筋、混凝土以及纵向水平筋等组成的一种的新型组合受弯构件。这种构件具有受力性能好、防火防腐能力强、造价低等优点。为了研究T型钢-混凝土组合梁的抗弯性能,进行了T型钢-混凝土组合梁试验研究、理论分析和有限元模拟。1.通过两根T型钢-混凝土组合梁试件受弯承载力试验,分析了试件的荷载-挠度曲线、控制截面应变分布特征、端部滑移情况以及组合梁的破坏模式。试验研究结果表明:完全剪切连接的T型钢-混凝土组合梁截面应变近似符合平截面假定;钢与混凝土之间的滑移较小,在进行抗弯承载力及变形的简化计算时,钢梁与混凝土可以看作共同工作。2.利用解析方法,推导了T型钢-混凝土组合梁钢-混凝土交界面的滑移方程和受滑移影响的T型钢-混凝土组合梁的挠度计算公式;基于截面简单塑性理论,推导了完全剪切连接和部分剪切连接组合梁的正截面极限抗弯承载力计算公式。将组合梁钢-混凝土交界面相对滑移、正截面极限抗弯承载力以及变形的理论计算数据与试验数据对比,理论计算结果和试验结果吻合良好。3.利用有限元程序ABAQUS对试验构件进行单调静力加载的全过程分析,介绍了从选择材料模型、建立几何模型、划分单元、施加荷载、确定边界条件到求解计算等各个步骤,建模时重点解决了栓钉的滑移本构关系及钢梁与混凝土粘结滑移关系的处理等关键性技术问题。将试验结果与有限元模拟结果进行了对比,模拟结果与试验结果基本一致,验证了有限元模型的合理性。在此基础上分析了配钢率、剪切连接强度等几个因素对组合梁抗弯性能的影响。4.最后,总结了全文并提出了研究展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 组合梁抗弯性能的研究和发展概况
• 1.2.1 钢-混凝土组合梁
• 1.2.2 型钢混凝土组合梁
• 1.2.3 外包钢混凝土组合梁
• 1.2.4 钢-混凝土组合扁梁
• 1.2.5 钢管混凝土组合梁
• 1.3 T 型钢-混凝土组合梁的特点和研究状况
• 1.3.1 T 型钢-混凝土组合梁的优点
• 1.3.2 T 型钢-混凝土组合梁国内外的研究状况
• 1.3.3 本文研究的目的和思路
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试件的设计
• 2.2.3 试件的制作
• 2.2.4 材料性能
• 2.3 试验方案
• 2.3.1 加载装置
• 2.3.2 试验测试内容
• 2.3.3 仪器的布置
• 2.3.4 加载方案
• 2.4 量测结果及分析
• 2.4.1 试验现象
• 2.4.2 荷载-跨中挠度曲线
• 2.4.3 整体挠度曲线
• 2.4.4 延性分析
• 2.4.5 跨中竖向截面应变分布
• 2.4.6 截面横向应变分布
• 2.4.7 剪应变分析
• 2.4.8 滑移分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 理论分析
• 3.1 引言
• 3.2 T 型钢-混凝土组合梁滑移理论分析
• 3.2.1 相对滑移微分方程
• 3.2.2 相对滑移理论解
• 3.3 受滑移影响的组合梁变形计算
• 3.3.1 钢-混凝土交界面相对滑移引起的附加变形
• 3.3.2 组合梁变形计算的一般公式
• 3.4 T 型钢-混凝土组合梁承载力简化计算公式
• 3.4.1 完全剪切连接抗弯承载力简化计算公式
• 3.4.2 部分剪切连接抗弯承载力简化计算公式
• 3.5 理论计算结果与试验结果的比较
• 3.5.1 钢-砼交界面相对滑移试验值与理论值的比较
• 3.5.2 组合梁挠度的试验值与理论计算值的比较
• 3.5.3 抗弯极限承载力试验值与理论计算值的比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 有限元建模与试验验证
• 4.1 引言
• 4.2 abaqus 简介
• 4.3 材料模型
• 4.3.1 混凝土
• 4.3.2 钢材
• 4.4 滑移模型与弹簧单元
• 4.5 有限元分析过程
• 4.5.1 前处理阶段
• 4.5.2 求解
• 4.5.3 后处理
• 4.6 有限元模型的试验验证
• 4.6.1 荷载-跨中挠度曲线模拟值和试验值的比较
• 4.6.2 荷载-梁端滑移曲线模拟值和试验值的比较
• 4.6.3 荷载特征模拟值和试验值的比较
• 4.7 本章小结
• 第五章 抗弯性能影响参素有限元分析
• 5.1 典型T 型钢-混凝土组合梁构件抗弯性能有限元分析
• 5.1.1 T 型钢-混凝土组合梁试件设计
• 5.l.2 T 型钢-混凝土组合梁试件数值模拟结果
• 5.2 T 型钢-混凝土组合梁抗弯性能影响参数分析
• 5.2.1 截面含钢率的影响
• 5.2.2 混凝土强度的影响
• 5.2.3 荷载布置形式的影响
• 5.2.4 剪切连接强度的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读硕士学位期间所发表的论文