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钢—混凝土组合箱梁的长期性能研究

姜亚鹏  
【摘要】: 钢-混凝土组合梁是指钢梁和混凝土板通过剪力连接件连接形成整体共同工作的受弯构件。在长期荷载作用下,混凝土会产生徐变收缩,而钢没有这种现象,两种材料的差异会导致截面上的应力重分布,并致使结构产生大量的附加变形,在大型、复杂的结构中,徐变收缩产生的后果相对来说更为严重,这种效应将使得连接件的负担加重,甚至可能产生大量滑移,严重影响组合箱梁钢与混凝土共同工作的性能。因此本文对组合箱梁的长期性能展开了研究,主要研究内容如下: (1)基于最小势能原理,利用变分法建立了钢-混凝土组合箱梁同时考虑了界面滑移和剪力滞效应影响的在短期荷载作用下能同时求解组合箱梁的挠度和滑移函数的联合微分方程。并求解得出了考虑剪力滞效应和界面滑移的集中荷载和均布荷载作用下的简支组合箱梁挠度和界面滑移的解析表达式。 (2)利用按龄期调整的有效模量法考虑混凝土的收缩徐变,进一步建立了组合箱梁长期荷载作用下考虑剪力滞效应和界面滑移影响的挠度和滑移联合微分方程,求解得出了考虑剪力滞效应和界面滑移的均布荷载作用下的简支组合箱梁挠度和界面滑移的解析表达式,并对具体实例进行了求解。 (3)利用有限元软件ANSYS对钢与混凝土组合箱梁的短、长期荷载性能进行分析,并与之前所得理论分析结果进行对比,得出了组合箱梁在长期荷载作用下的应力和变形特征。 (4)利用ANSYS软件进一步对组合箱梁长期荷载作用下的力学性能进行了模拟试验,分析了包括抗剪连接程度、栓钉的布置方式、不同截面尺寸等各截面参数的变化对钢-混凝土组合箱梁长期力学性能的影响,得到了一些有益的结论。


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