钢—混组合梁翼缘有效宽度研究

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钢—混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。近年来,钢—混凝土组合结构应用实践表明,它兼有钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的经济效益和社会效益,适合我国基本建设的国情,将成为结构体系的重要发展方向之一。在组合梁结构中,混凝土板作为钢梁翼板与钢梁共同工作,由于混凝土板中剪应变和剪应力的影响,混凝土板截面远离钢梁腹板部分的纵向位移滞后于离钢梁腹板较近的部分,混凝土板截面钢梁腹板附近部分的应力大于远离钢梁部分的应力,这种称为剪力滞效应的现象使得按初等梁理论计算的组合梁挠度和应力并不准确,偏于不安全。有效宽度概念直观的反映了剪力滞效应对组合梁承载能力和刚度的影响,在各国规范中广泛引用这一概念。混凝土板翼缘有效宽度是组合梁计算中非常重要的截面特征量,它的取值直接影响组合梁的承载力和挠度计算是否准确。影响钢—混组合梁混凝土板翼缘有效宽度的因素有宽跨比、荷载性质、沿桥跨方向变化、混凝土板厚、钢梁屈服强度、混凝土强度等级等。各国规范对有效宽度取值的规定因计算方法、设计理念和有效宽度问题本身的复杂性而相差较大。国内外针对组合梁翼缘有效宽度的研究,弹性分析居多,我国规范规定的有效宽度值也是基于弹性分析的结果,而组合梁实际承载力因塑性阶段的内力重分布,有效宽度也随之提高,使用弹性阶段的混凝土板翼缘有效宽度值容易产生较大的误差。因此研究弹性和塑性状态下各因素对组合梁混凝土板翼缘有效宽度影响具有重要意义。本文基于有限元理论和程序对弹性阶段和塑性阶段下影响混凝土板翼缘有效宽度的因素进行了参数分析。根据弹性分析结果用回归方法提出了组合梁混凝土板翼缘有效宽度公式,并根据塑性发展程度对弹性状态公式进行修正;就我国规范与其它国家规范对钢—混组合梁混凝土板翼缘有效宽度规定进行了比较和分析,并与本文提出的公式进行比较,根据分析结果,提出了合理建议。
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