不同构造形式的PEC蜂窝梁抗弯性能试验与理论研究

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部分包覆钢-混凝土组合梁(简称PEC梁)是在H型钢梁腹板两侧浇筑混凝土形成的组合结构。H型钢梁腹板内的混凝土能够限制结构的局部屈曲,增强承载力和稳定性。本文总结了传统钢-混凝土组合梁和PEC梁的研究现状,分析了它们的优势及不足,提出一种新型部分包覆混凝土钢蜂窝组合梁(简称PEC蜂窝梁),混凝土可以穿过腹板处的孔洞一次浇筑成型,不需要二次翻转浇筑,能够显著提高构件的加工效率,减少施工周期。本文一共设计了 PEC蜂窝梁、传统PEC梁和型钢蜂窝梁共6组试件,开展四点弯曲试验,并进行了理论研究和有限元模拟分析,研究这种新型组合梁的抗弯性能。主要参数包括PEC蜂窝梁腹板的开孔形式、翼缘及腹板焊接的栓钉和纵向钢筋的直径等。对于PEC蜂窝梁、PEC梁,研究了纯弯状态下混凝土的裂缝发展、组合梁的应力应变规律、刚度、挠度和极限抗弯承载力等。由于PEC蜂窝梁腹板开孔造成的非连续性截面,其孔洞处应力分布十分复杂,本文运用费氏空腹桁架理论推导出PEC蜂窝梁腹板开孔周围的应力分布及大小;运用等效刚度原则进行截面换算,计算PEC蜂窝梁的刚度、挠度;运用腹板厚度折减法计算PEC蜂窝梁极限抗弯承载力。对PEC蜂窝梁进行ABAQUS有限元模拟分析,通过试验中材料的力学性能,建立合适的有限元模型,并与试验结果对比,得出利用有限元软件能够较准确地表达PEC蜂窝梁的力学性能。
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