预应力型钢混凝土连续组合梁非线性有限元受力分析

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预应力型钢混凝土连续组合梁是在型钢混凝土组合梁及预应力钢筋混凝土梁之后发展起来的新型预应力钢混组合构件。该新型构件与普通钢筋混凝土梁相比具有自重轻、刚度大、承载力高、抗裂、抗震性能好等优点,对于梁而言适用于大跨度及对梁截面有较高要求的结构中。目前,国内外对该预应力型钢混凝土组合梁的研究主要集中在单榀框架梁、单跨大跨梁方面,然而,在实际工程中,多跨连续梁出现较多。本文对预应力型钢混凝土连续组合梁的受力性能进行研究。本文采用非线性有限元软件对预应力型钢混凝土连续组合梁在单调荷载作用下的受力性能进行了系统研究,深入探讨了其变形性能、裂缝开展和破坏机理,结果表明:梁下缘受拉区混凝土先开裂,然后受拉钢筋、型钢下翼缘受拉及部分受拉区腹板屈服,最后梁上缘受拉区混凝土被压碎,型钢受压翼缘、钢筋及小部分腹板屈服,破坏前梁具有较大的弯曲变形,表现为塑性弯曲破坏。所得结果与文献中已有试验结果吻合良好。考虑了非预应力钢筋配筋率、预应力钢筋预应力度、三跨连续梁的跨高比等因素对预应力型钢混凝土连续组合梁受力性能的影响。结果表明:配筋率配筋率可以有效的提高构件的极限承载能力,但对位移控制起不到太多约束的作用,这与普通型钢混凝土梁在仅改变配筋率情况下的受力状态基本相同;预应力度对梁的使用性能提升很大,但梁在开裂后的受弯性能随预应力度的增加变化不明显;提出了对不需要进行验算挠度的预应力型钢混凝土多跨连续组合梁跨高比上限建议值,边跨宜取为16,中跨宜取为22;跨高比增大会显著降低梁的极限荷载以及刚度,梁的跨高比取值过大会造成正截面抗弯斜截面抗剪能力和跨中挠度不满足要求,跨高比取值过小会导致自重过大,从而影响整个结构的经济效益,梁的裂缝宽度满足不了正常使用的要求,建议工程设计中应慎重考虑。本文从不同角度深入分析了预应力型钢混凝土连续组合梁的受力性能,得到了不同因素对构件受力性能的影响,提出了该种构件跨高比上限建议值。所得结论对预应力型钢混凝土连续组合梁的推广有一定借鉴意义,对进一步的研究有一定的参考价值。
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