论文部分内容阅读
工程木-混凝土组合结构是一种新型组合结构。采用合适的剪力连接方式使木与混凝土共同工作,木梁受拉,混凝土板受压,充分发挥两种材料优越的受力性能。木-混凝土组合结构源于上世纪40年代钢材的短缺,曾在欧洲普遍应用于既有结构的翻新、加固。到上世纪末,欧洲、美洲、澳洲、日本等国将木-混凝土组合结构用于新建结构,包括房屋、桥梁建设等土木工程领域。有关木-混凝土组合结构的研究主要集中于连接件的抗剪刚度、抗剪承载力等相关方面。我国由于上世纪木材的匮乏,木-混凝土组合结构的研究几近空白。本世纪初叶,现代木-混凝土组合结构已运用于大跨、重型结构,但是结构的整体受力性能,尤其是设计与应用的基础理论研究尚不完善。本论文首先研究木-混凝土组合结构的刚性连接件——角钢的受力性能,进行相应的有限元数值模拟及推出试验,获得角钢抗剪承载能力和抗剪刚度。其次,设计了3根不同角钢连接件布置方式的简支木-混凝土组合梁,建立三维有限元数值分析模型,对各种材料选取合适的非线性本构关系,进行相应的非线性有限元数值计算。同时,对不同角钢连接件布置方式的组合梁进行了模型试验,测试典型断面的应变、挠度、滑移等相关参数。进一步基于组合结构的线弹性理论进行木-混凝土组合结构的理论分析。最后得到如下主要结论:1.本论文研究的角钢连接件可作为一种刚性连接件应用于木-混凝土组合梁中,重点探究了角钢嵌入深度对其受力性能的影响,不同参数的角钢连接件应具有一个最为合理的布置方式。2.为探究角钢推出件和木-混凝土组合梁的受力性能,分别进行了数值模拟、模型试验和理论推导,发现三者在弹性阶段吻合较好。3.木-混凝土组合梁的抗剪连接度对其受力性能有较大影响,抗剪连接度越大,组合梁受力性能越好。基于本文的数值计算、试验研究和理论分析,角钢连接件是一种合理的刚性剪力连接件,改进后可更好地应用于木-混凝土组合结构的实际工程。