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钢-混凝土组合梁具有显著的技术经济效益和广泛的应用前景。结构在使用期间,组合梁中的混凝土会产生徐变和收缩,钢梁对该变形的约束将导致静定组合梁内部发生截面应力重分布,对于超静定组合梁还会引起随时间变化的徐变(收缩)次内力,从而导致组合梁截面最终应力状态的改变,其值可达弹性变形的数倍之多,这对挠度要求严格的结构非常不利。然而,如何准确又方便地计算组合梁由徐变(收缩)引起的应力重分布以及由此产生的一系列结构效应,至今仍未得到较好地解决。本文通过解析计算、数值模拟和试验分析相结合的研究方法,对组合梁的徐变和收缩效应进行了系统而全面的分析,完成的内容和得到的结论包括:1.采用内力分配法推导了静定组合梁截面内部约束引起的应力重分布解析公式。分别采用迪辛格尔微分方程和特劳斯德-巴增代数方程建立混凝土徐变本构关系,获得了组合梁重分布内力的两种方程的精确解;通过忽略混凝土重分配弯矩对混凝土轴向应变的影响,获得了在一定适用条件下的近似解。算例结果表明:近似解的结果与精确解的结果吻合性较好,可以用近似解公式作为工程应用中的实用计算公式。2.采用内力分配法推导了超静定组合梁截面内外耦合约束引起的应力重分布解析公式。重点求解了3种基本常见类型的连续组合梁外部约束引起的徐变次内力:①分段施工中发生的结构体系转换;②组合梁结构受间接强制变形作用;③组合梁结构各组成部分混凝土徐变(收缩)的特性差异。算例结果表明:先简支后连续的组合梁支座负弯矩比整体现浇的连续梁小,混凝土徐变使中间支座负弯矩随时间增大,且徐变越大,越接近一次整浇梁的负弯矩;徐变对支座的沉降起有利作用;两跨组合梁的徐变特征相同或两跨组合梁的跨度相等,中间支座不会产生徐变次弯矩;两跨的跨度和徐变特征均不同,或两跨的荷载和徐变特征均不同,中间支座会导致徐变次弯矩;若考虑收缩影响,均产生收缩次弯矩。3.建立新方法一一直接法,推导了组合梁材料换算系数、徐变调整系数和收缩调整系数,获得了组合梁随时间变化的应力计算公式。该方法不用求微分方程和代数方程,直接按照材料力学中单一材料的力学公式来计算截面应力,并配以相应的系数,这些系数涵盖了混凝土和钢梁两种材料的特性关系以及徐变和收缩的时效关系。算例结果表明:采用直接法计算组合梁截面应力结果与内力分配法的结果吻合性很好。该方法简单实用,是一种计算组合梁徐变(收缩)效应行之有效而又方便的计算方法。计算中发现了“徐变应力零点”,通过计算该点徐变前后的应力大小来判断计算结果的准确性十分方便有效。4.通过求解徐变(收缩)本构方程系数,采用APDL流程编写,在ANSYS由实现了准确模拟混凝土的徐变(收缩)本构关系。采用解析方法和ANSYS对比分析了算例中混凝土和钢梁各自截面的内力、跨中挠度和截面应变的时随规律。提出钢梁的约束程度是影响组合梁徐变(收缩)的关键影响因素,并用系数j来判别。算例结果表明:采用ANSYS计算组合梁的内力和变形与解析计算结果吻合性非常好,充分验证了解析计算方法的正确性,也证实了该软件在分析组合梁的长期力学性能方面的适用性,同时发现钢梁对混凝土的约束程度越大,重分布越显著。5.根据组合梁中钢梁对混凝土约束程度的不同,设计了4根简支试验梁,对试验梁进行了为期300天的长期力学观测,获得了组合梁的混凝土上表面应变、钢梁下表面应变和跨中挠度值。通过采用解析计算和数值模拟的结果与试验分析对比,验证了解析方法的正确性,揭示了组合梁长期力学变化规律。结果表明:解析计算、数值模拟和试验数据在跨中挠度计算结果中具有非常高的吻合性,在混凝土应变方面有一定的偏差,偏差程度在可接受范围内。以上3种研究方法获得的应变或变形值均有较一致的发展速率,总体趋势吻合较好。组合梁的应变和变形均随时间增长而增大,到300天时,试验梁的应变或变形均比加载初期提高了3倍左右。组合梁的徐变和收缩长期力学效应应该引起足够的重视。