近年来钢—混凝土组合梁在我国城市立交桥及建筑结构中已得到越来越广泛的应用,并且正朝着大跨度方向发展。钢—混凝土组合结构应用在大跨度结构时,仍然存在挠度过大问题;应用在连续结构时,负弯矩区不可避免地存在板面开裂现象,从而影响其使用。克服这些短处的方法是对钢—混凝土组合结构施加预应力,使其成为预应力钢—混凝土组合结构。目前,国内外对预应力钢—混凝土组合梁的研究还远未完善,对预应力钢—混凝土组合梁的研究多集中于工字形截面梁。我国《钢结构设计规范》(GB50017-2003)与《欧洲组合结构规范》(EC4)都没有预应力组合梁的规定,日本组合结构规范中也只给出了预应力简支组合梁塑性设计的若干规定。因此,开展体外预应力钢箱—混凝土组合梁的研究对适应工程实践的发展具有重要意义。 为了分析体外预应力钢箱—混凝土组合梁的受力性能,本文进行了3个推出试件、2片体外预应力钢箱—混凝土组合梁及1片普通钢箱—混凝土组合梁的试验研究。重点研究体外预应力钢箱—混凝土组合梁的受弯性能和偏载受力性能,并与普通钢箱—混凝土组合梁进行对比。 在试验研究的基础上,指出当混凝土强度相对较高时,特别是发生栓钉剪断破坏的情况下,栓钉剪力连接件的极限抗剪强度会高出规范及相关文献计算值上限较多。 在试验研究的基础上,分析了体外预应力钢箱—混凝土组合梁特征截面剪力滞系数和有效分布宽度系数随荷载的变化规律,可作为体外预应力钢箱—混凝土组合梁承载力全过程分析计算的基础。 采用能量法推导体外预应力筋应力增量的计算公式,进而求得体外预应力钢箱—混凝土组合梁弹性极限承载力,计算结果与试验值吻合较好。应用现有理论,在考虑预应力对滑移效应影响的基础上进行体外预应力钢箱—混凝土组合梁刚度计算,计算值与试验值进行比较,吻合较好。 采用空间有限元软件ANSYS对试验梁进行全过程非线性空间有限元计算,计算结果与试验值进行比较,吻合较好。