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型钢混凝土作为一种新型结构形式,能够充分发挥材料各自的特性,具有其他结构形式难以比拟的优点,因而学术界、工程界对其进行了广泛而深入的研究,但对型钢混凝土构件的弯扭性能的研究却罕见文献报道,而弯扭又普遍存在于受力构件中,因此,本文采用试验研究和理论分析相结合的方法对型钢混凝士的弯扭性能展开研究。全文所作的工作和相关研究成果如下:
通过三根H形型钢混凝土梁在弯扭复合作用下的弯扭受力试验研究,揭示了H形型钢混凝土梁在弯扭复合作用下的破坏形态、工作机理及裂缝的发展和分布情况;分析了混凝土与H形型钢截面的应力与应变分布特征;获得了H形型钢混凝土梁在弯扭复合作用下的强度、刚度、扭矩--扭扣率关系曲线。
将型钢混凝土梁的弯扭过程分成理想化的三个阶段,即开裂前的弹性阶段、开裂后至构件屈服阶段及构件屈服后至极限状态阶段。在考虑诸多因素的基础上,分别推导了型钢混凝土梁对应于上述三个阶段的抗扭刚度计算公式。上述抗扭刚度计算结果与实测结果均表明,试件抗扭刚度值离散性较大。
以扭弯比为研究参数,通过3根H形型钢混凝土梁复合弯扭力学性能表明,当扭弯比较大时,扭矩起控制作用,试件将发生扭型破坏,当扭弯比较小时,弯矩起控制作用,试件将发生弯型破坏。提出了H形型钢混凝土梁扭型破坏与弯型破坏的界限,分析了型钢混凝上梁在不同破坏形态下的破坏特征,分析表明,适当弯矩作用下,试件的扭矩值有一定程度的提高。
在已有的研究成果基础上,提出了型钢混凝土梁在大扭弯比作用下、小扭弯比作用下的两阶段弯扭相关方程。分析后又进行改进,提出了三阶段弯扭相关方程。