部分充填式钢箱—混凝土连续组合梁受力性能研究

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钢-混凝土组合结构是通过特定方式将钢材和混凝土结合起来,形成能够充分发挥这两种材料各自性能的一种结构。然而,由于混凝土材料在拉力作用下容易开裂,因此传统的钢-混凝土连续组合梁在负弯矩区容易受上部混凝土开裂的影响而使结构的耐久性能有所降低,同时下部钢梁在压应力作用下也容易发生局部屈曲的现象,从而降低结构的承载能力。为了改善这种不利情况,本文提出了部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁,主要是通过在组合梁负弯矩区下部钢箱内充填混凝土,充分利用混凝土材料抗压强度高的特点,同时混凝土的存在也限制了钢箱向内屈曲,使钢箱的局部稳定性有所提高。本文在国家自然科学基金项目的资助下,对5根部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁受力性能进行了试验研究,在试验的基础上结合理论计算以及有限元模拟,最后将试验值、理论计算值以及有限元模拟值进行对比,分析了影响部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁抗弯承载力的多种因素,对组合梁抗弯承载力有了更深一步的认识,具体成果如下:(1)完成了5根试验梁的静力加载试验,描述了试件在加载过程中出现的试验现象并分析了相关现象产生的原因,然后对试验数据进行整理。(2)分析了不同配筋率、抗剪连接度、填充形式以及滑移效应对抗弯承载力的影响,推导出了连续组合梁中支座负弯矩区抗弯承载力的计算公式。(3)将试验值与理论计算值进行对比分析,发现二者误差较小,说明本文所推导的计算方法具有一定的可行性,可以为后续研究提供参考。(4)运用ANSYS有限元软件对本次试验梁的受力过程进行模拟,模拟结果与试验实测结果拟合良好,模拟云图反映的情况也与试验现象基本吻合,表明本次所建有限元模型准确可靠,能够真实反映部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的受力特性。
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