具有压花钢板的粘结型组合梁性能分析及简化计算

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组合梁,如钢梁-混凝土组合梁等,由于其良好的力学性能被广泛应用于建筑、桥梁等工程领域中。目前主要采用传统剪力连接件进行组合梁子梁间的连接,然而由于连接形式的限制,剪力连接件附件容易产生应力集中,从而可能导致应力破坏。并且因为剪力连接件刚度有限,两子梁界面处不可避免地存在相对位移。因此对采用粘结技术代替传统剪力连接件的粘结型部分剪力相互作用组合梁进行研究具有重要理论意义和应用前景。本文所研究的具有竖直压花钢板的粘结型组合梁,其构造形式独特新颖,不仅可有效消除传统剪力连接件的应力集中现象,并且能够增强子梁间相互的粘结作用,从而更好地发挥材料性能。本文建立了以组合梁挠度和滑移位移为基本未知量的粘结型部分剪力相互作用组合梁弯曲的边值问题,研究了简支两跨连续组合梁弯曲行为。在此基础上,基于变形等效的原则,将具有竖直压花钢板粘结型组合梁等效为均匀梁,给出了等效均匀梁的抗弯刚度,验证了等效均匀梁模型的适用性,并分析了组合梁材料和几何参数等对具有竖直压花钢板粘结型组合梁基频的影响,为此类型组合梁静力及动力分析提供一种简便可靠的近似计算方法。主要工作如下:第二章基于具有竖直压花钢板粘结型组合梁的构造特点,在粘结层仅沿轴向发生剪切变形和子梁满足Euler-Bernoulli梁弯曲变形的假定下,建立了具有界面滑移位移的竖直压花钢板粘结型组合梁的数学模型。使用Laplace变换和逆变换,求得了均布载荷作用下简支两跨连续组合梁挠度以及滑移位移的解析表达式。进行了参数分析,得到了不同参数对该类型部分剪力相互作用连续组合梁变形及内力的影响,重点考察了有效减小连续组合梁变形及支座处内部负弯矩的参数配置,给出了降低连续梁内部支座处负弯矩的方法。第三章在前序章节的研究基础上,进一步研究了具有竖直压花钢板粘结型组合梁在横向载荷及两端纵向压力共同作用下,简支连续组合梁的弯曲变形及支座处上子梁的轴向应变,得到了横向载荷及纵向压力共同作用下该类型组合梁挠度和滑移位移解析表达式。重点考察了组合梁两端纵向压力对组合梁挠度和连续梁支座处上子梁轴向应变的影响,给出了合理的纵向压力施加方法以供工程中预应力组合梁设计参考。第四章从简化分析、便于设计的角度出发,通过静力刚度等效的方法,将具有竖直压花钢板的粘结型组合梁等效为均匀梁,利用最小二乘法给出了具有竖直压花钢板粘结型组合梁的等效均匀梁抗弯刚度确定的一般方法,在验证了等效均匀梁模型在静力分析中的可靠性和适用性的基础上,通过对比现有文献资料,考察了等效均匀梁模型用于计算简支组合梁固有频率的适用范围,最后分析了组合梁各参数配置对简支具有竖直压花钢板粘结型组合梁基频的影响并得到了相关结论。
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