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钢—混凝土组合梁具有刚度大、强度高、延性好等优点,目前对钢—混凝土组合梁的研究已取得长足进展,但关于考虑滑移效应钢—混凝土组合梁承载力及变形的研究较少,对于体外预应力钢—混凝土组合梁的认识仍不够深入。因此有必要开展考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁受力性能的研究。有限单元法作为一种通用的结构分析方法,可以模拟多种影响因素的变化对钢—混凝土组合梁性能的影响,提供大量的分析数据,为工程设计提供依据。所以,进行考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁非线性有限元分析具有重要的意义。 本文在钢—混凝土组合梁非线性分析理论的基础上,考虑了钢—混凝土组合梁各部分的材料特性和钢梁与混凝土交界面的滑移,建立了适合于钢—混凝土组合梁非线性分析的有限元模型。模型中,钢梁采用体单元Solid45,混凝土板采用体单元Solid65,预应力钢筋采用线单元Link8,采用降温法施加预应力,通过采用弹簧单元Combine39,模拟钢梁与混凝土交界面的滑移。 通过同本课题组已有试验结果以及其它试验数据的比较,钢—混凝土组合梁非线性分析结果与试验值吻合良好,证明了有限元计算方法的正确性,因此,可以利用非线性有限元方法进行结构分析计算,代替部分试验研究。 本文采用非线性有限元方法,共分析了19根非预应力钢—混凝土组合梁和25根体外预应力钢—混凝土组合梁在单调荷载作用下的受力性能。在受力过程中,两组钢—混凝土组合梁都经过弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段,破坏形态均为弯曲破坏,整体性能良好。通过非线性有限元分析,得到了两组试件的承载能力、变形、滑移等内容;同时研究了混凝土强度、栓钉间距、混凝土板厚度、预应力筋数量等参数变化对组合梁受力性能的影响。 本文还进行了基于有限元方法和现有规范的体外预应力钢—混凝土组合梁工程实例设计。 本文的研究成果将为钢-混凝土组合梁的推广应用提供基础数据。