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对型钢混凝土构件,要建立一套合理的强度、刚度、变形计算理论和分析方法,就必须对型钢混凝土的粘结滑移性能和承载力进行深入的研究。推出试验和拉拔试验与实际构件的受力状况有差别,不能真正反映出构件的粘结滑移性能,也不能直接反映出粘结滑移规律对构件承载力的影响,因此有必要采用更符合型钢混凝土构件实际承载力的试验方法,进一步对型钢混凝土构件的粘结滑移性能和承载力进行研究。
本文参照以前的有关试验研究成果,设计了以混凝土强度、配箍率为主要参数的5个型钢混凝土短柱试件,在型钢翼缘和腹板上按照一定的距离布置应变片,并在加载端安置百分表,对试验柱加荷全过程中型钢的应变分布和加载端的相对滑移以及试件的开裂、破坏荷载等进行了细致的观测和记录。
根据5个试件的测试结果,并收集了以前的一些试验分析数据,进行综合分析和归纳,基本得到了型钢翼缘和腹板的粘结应力分布规律,以混凝土强度、配箍率和混凝土保护层厚度为主要参数分析其对构件粘结性能的影响,在此基础上建立了型钢混凝土短柱的粘结强度计算公式和粘结破坏荷载计算公式。对混凝土保护层厚度及配箍率对型钢的约束作用分析结果表明:开始加载至试件破坏,型钢与混凝土之间的粘结应力和相对滑移值很小,粘结滑移规律对试件承载力的影响远小于混凝土保护层厚度和配箍率的作用。
在试验的基础上建立平面有限元模型,将型钢与混凝土离散为三角形单元;纵筋及箍筋离散为线性杆单元;型钢与混凝土界面采用无厚度的弹簧单元来模拟型钢与混凝土的粘结滑移状态。程序中考虑混凝土强度等级、配箍率等因素的影响,进一步分析型钢混凝土短柱中粘结滑移规律、混凝土强度等级和配箍率对试件承载力的影响。FORTRAN程序分析结果表明:通过有限元模型能较方便地模拟型钢与混凝土的粘结滑移性能,程序分析结果与试验结果符合程度较好。