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钢—混凝土简支组合梁的性能研究与数值分析

褚少辉  
【摘要】:钢—混凝土组合梁作为一种性能良好的组合结构,能够充分发挥钢梁的抗拉强度和混凝土的抗压性能,具有承载力高、刚度大、延性好、节省材料等种种优点。随着高强钢材和高性能混凝土的研制和应用以及设计和施工技术的发展和完善,钢—混凝土组合梁将拥有越来越广泛的应用前景。本文在前人研究成果的基础上,对组合梁的力学性能进行了分析。研究的主要内容包括: (1)对组合梁性能进行理论分析,归纳总结了组合梁的有关计算公式。研究了考虑滑移与不考虑滑移时,钢—混凝土组合梁的正截面受弯承载力计算方法。分析了滑移对组合梁挠度、弹性抗弯强度及极限抗弯强度的影响,并建立了相应的计算公式,为工程设计提供指导。 (2)根据组合梁的特点,选择合适的单元类型和材料本构关系,利用ANSYS建立有限元模型。通过非线性有限元分析,得到相应的荷载—挠度过程曲线。在集中荷载作用下,模拟计算结果与试验情形吻合良好;在均布荷载作用下,模拟计算的结果与经验公式计算结果也基本相符。说明可以利用有限元模型研究组合梁的工作性能。 (3)利用有限元模型对组合梁的极限承载力和滑移性能进行研究。通过对荷载—挠度曲线和荷载—滑移曲线的分析,研究三种抗剪连接度组合梁的极限承载力、刚度和滑移性能特点。在此基础上对组合梁进行了参数分析,研究混凝土强度等级、钢梁强度、截面尺寸等参数变化对组合梁极限承载力、刚度以及滑移性能的影响。并研究采用不同抗剪连接度时,这些参数对组合梁性能影响的改变。


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