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《哈尔滨工业大学》 2015年
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双钢板—混凝土组合梁拟静力试验研究

卢显滨  
【摘要】:双钢板-混凝土组合结构是一种新型组合结构,广泛应用于桥梁结构、建筑结构、防护结构、储油罐、防爆工程、船舶工程以及核电工程等。本文研究与核电相关的双钢板-混凝土组合结构,抗剪连接件采用栓钉和抗剪钢筋。国内外研究者主要研究组合墙平面内受剪的力学性能,对其平面外受力性能的研究较少,而对这种以栓钉和抗剪钢筋作为抗剪连接件的组合梁的相关研究尚处于空白状态。本文针对双钢板-混凝土组合梁进行拟静力试验,研究其在低周往复荷载作用下的滞回耗能性能,为与核电相关的组合结构的抗震设计提供依据。本文的主要研究工作为:(1)通过阅读研究有关栓钉抗剪承载力的相关文献,研究栓钉的抗剪承载力和荷载-滑移关系曲线模型,总结并选用了双钢板-混凝土组合梁抗剪连接件的承载力计算公式;基于塑性极限理论,总结了双钢板-混凝土组合梁的塑性极限抗弯承载力公式;为使双钢板-混凝土组合梁达到完全抗剪连接并防止钢板发生局部屈曲破坏,按塑性极限理论和延性破坏概念确定栓钉和抗剪钢筋的数量和间距,并满足相应的构造措施要求。(2)进行双钢板-混凝土组合梁的拟静力试验研究,研究内容包括试件的破坏过程,试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应力应变变化规律以及钢板和混凝土交界面的滑移规律,分析试件的耗能能力、延性和等效刚度的变化规律。试验结果表明,由于抗剪连接件发生受剪破坏,试件破坏时荷载-位移滞回曲线非常狭窄,耗能能力较差,试件的骨架曲线没有明显的屈服点,试件承载力达到最大承载力时突然下降,破坏时的极限位移较小,试件的延性较差。(3)利用ABAQUS有限元软件,选用合理的单元类型来模拟钢板、混凝土和抗剪连接件,并考虑各部件之间的相互作用,采用非线性弹簧单元来模拟抗剪连接件界面内的抗剪作用,通过所建立的有限元模型,对试验试件的受力变化过程进行数值模拟,探讨试件的受力机理,并验证了有限元模型的适用性。有限元计算结果表明,抗剪连接件所受剪力沿试件长度均匀分布,随着水平荷载增大,栓钉所受剪力的比重在逐渐增加。试件发生破坏的原因是:栓钉的焊接强度不够,先在栓钉位置处发生脆性破坏,破坏突然,导致抗剪钢筋应力急剧增加,钢板和混凝土交界面的抗剪钢筋同时发生剪切破坏,最终造成钢板和混凝土失去组合效应,混凝土截面断裂,试件失去承载力,表现为脆性破坏。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU398.9

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【参考文献】
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