钢-混凝土组合与叠合梁有限元分析

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:bad_47
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钢-混凝土组合与叠合梁可以很好地改善组合连续梁负弯矩区的开裂问题。对于其静力性能的试验研究已经出现了一定的进展,但对于其有限元模拟还鲜有报道。本文通过理论分析、有限元模拟、并与已有试验进行了对照。对钢-混凝土组合与叠合梁的静力性能及自振特性进行了研究,完成的工作如下:对钢-混凝土组合梁、有无竖向连接的钢-混凝土组合与叠合梁三种不同形式组合梁进行了基本理论分析。推导了下混凝土板在钢梁下方时钢-混凝土组合与叠合梁的受弯承载力计算公式及处于弹性阶段的截面刚度计算公式。采用强度等效原则将上部钢筋混凝土板等效替代为一种材料,推导了换算公式。采用此方法并借助ANSYS有限元软件对一简支单跨有竖向连接钢-混凝土组合与叠合梁进行了等比例二维建模,得到了荷载挠度曲线及荷载与上交界面滑移分布关系曲线。与实验结果进行了对比,吻合较好。研究了在加载过程中该组合与叠合梁界面的接触区与分离区,得出负弯矩区可以忽略摩擦。设置了与有竖向连接钢-混凝土组合与叠合梁对照的完全组合梁以及无竖向连接的组合与叠合梁模型。研究了三者荷载挠度曲线的区别及力比对三者的影响,研究了无竖向连接组合与叠合梁中无竖向连接部分占跨长比例对其荷载挠度曲线的影响。分别研究了三种不同连接单跨组合梁的自振特性,得到了三者的前五阶振型及自振频率并进行了对比。研究了三种不同连接形式组合梁在连续梁中的应用。采用本文方法对一两跨组合连续梁试验梁进行了等比例建模,同时分别设置了一两跨有竖向连接的组合与叠合梁以及无竖向连接组合与叠合梁有限元模型作为对照,并将三条有限元计算的荷载挠度曲线与试验中两跨连续梁的荷载挠度曲线进行了对照。对三种不同连接形式组合连续梁进行了模态分析,得到了前四阶振型图及自振频率并进行了对比。发现在自振过程中,无竖向连接会使得上下层梁碰撞及分离。且随着频率阶次提高,有竖向连接叠合梁的自振频率与无竖向连接叠合梁差值越来越大,但与完全组合梁差值变化较小。
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