钢箱—混凝土组合梁粘结滑移性能研究

论文摘要

钢箱-混凝土组合梁作为一种新型结构，它结合了传统钢-混凝土叠合梁和钢管混凝土柱两者的优点，解决了传统钢-混凝土叠合梁需设置剪力连接件的复杂性。由湖南科技大学钟新谷等人自2000年提出以来，对其进行了抗弯承载力、抗剪性能、局部屈曲等多方面的研究，取得了一系列的研究成果，并开始用于工业与民用建筑中。因为其截面形式的特殊性，混凝土处于密闭的箱室中，其粘结滑移现象不易观测，故滑移效应对钢箱-混凝土组合梁各项性能的影响一直未受到重视，这对于一种新型结构的设计和计算理论来说是不完善的，正是由于这个需要，本文主要进行了以下几个方面的工作：1、经过分析钢箱-混凝土组合梁的剪力分布特性，对其可能出现滑移的部位及规律做了定量分析；设计制作了两片钢箱-混凝土组合梁，同时制作了一批用以测量钢板和混凝土结构的滑移值的传感器，对钢箱-混凝土组合梁在两点对称荷载作用下的粘结滑移性能进行了试验研究；对其钢板与核心混凝土之间的相对滑移值进行了测量，通过已有钢箱-混凝土组合梁的相关试验研究以及相关型钢混凝土粘结滑移有关试验，对钢箱-混凝土组合梁在两点对称荷载下型钢板与核心混凝土相对滑移值的发展做了初步分析；2、在弹性状态下对钢箱-混凝土组合梁的微元体分析，推导了钢箱-混凝土组合梁滑移值的理论计算公式以及考虑滑移效应下钢箱-混凝土组合梁的附加挠度理论计算公式；3、以ANSYS软件为有限单元数值分析工具，采用Shell181、Solid65、Combination39单元分别建立了考虑滑移效应、不考虑滑移效应的钢箱-混凝土组合梁有限元模型，对两种模型的计算结果进行比对，并对其结果的差值进行比对分析；根据计算结果得到了钢箱-混凝土组合梁的滑移值的分布曲线图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 组合结构
• 1.1.2 新型钢箱 -混凝土组合梁的特点
• 1.1.3 钢箱 -混凝土组合梁的研究现状
• 1.2 型钢混凝土组合结构粘结滑移研究现状
• 1.2.1 型钢混凝土粘结强度的研究
• 1.2.2 组合梁滑移效应的研究
• 1.3 本文的主要研究工作
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 第二章 钢箱-混凝土组合梁模型试验研究
• 2.1 钢箱 -混凝土组合梁模型试验
• 2.1.1 实验目的
• 2.1.2 钢箱 -混凝土组合梁的设计及制作
• 2.1.3 钢箱 -混凝土组合梁试验加载及测点布置
• 2.1.4 材料性能试验
• 2.2 钢箱 -混凝土组合梁试验现象及其分析
• 2.3 钢箱 -混凝土组合梁的受力分析
• 2.3.1 钢箱 -混凝土组合梁的荷载 -应变分析
• 2.3.2 钢箱 -混凝土组合梁的荷载 -挠度图
• 2.4 钢箱 -混凝土组合梁荷载 -相对滑移值曲线
• 第三章 钢箱-混凝土组合梁粘结滑移的理论分析
• 3.1 型钢与混凝土的粘结滑移机理
• 3.2 型钢与混凝土的粘结本构关系
• 3.3 钢箱 -混凝土组合梁的粘结强度分析
• 3.4 钢箱 -混凝土组合梁的粘结滑移理论分析
• 3.4.1 基本假设
• 3.4.2 计算微元体的分析
• 3.4.3 计算式中参数的计算与选取
• 第四章 ANSYS 数值分析
• 4.1 引言
• 4.2 单元的选取
• 4.2.1 粘结滑移单元
• 4.3 材料性质
• 4.3.1 强化准则
• 4.3.2 混凝土材料性质
• 4.3.3 钢材材料性质
• 4.3.4 粘结滑移本构关系
• 4.4 有限模型的选取
• 4.5 模型的建立
• 4.6 计算结果分析
• 4.6.1 实验梁变形有限元模型计算值与实测值的对比分析
• 4.6.2 实验梁截面应变实测值与模型计算值对比及分析
• 4.6.3 计算模型的滑移值的曲线分布图
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A：攻读硕士期间发表的论文和参与研究的科研项目
• 一. 攻读学位期间发表的相关论文
• 二. 参与研究的科研项目