弯矩作用下考虑连接件刚度的钢—混凝土组合梁有限元模型研究

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钢—混凝土组合结构是20世纪初在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的新型结构体系,有效地提高了结构整体的强度和刚度,在国内外桥梁和建筑领域得到了一定程度的应用,体现出广阔的发展前景.钢—混凝土组合梁是组合结构一种主要的应用形式.当前主要的设计方法均建立在完全剪力连接基础上,从已有的实践中发现无论是在正常使用极限状态在还是承载力极限状态下,完全剪切连接设计也是没有必要的.该文着眼于剪力连接程度,从刚度角度对剪力连接件加以分析,采用有限单元法建立钢—混凝土组合梁计算模型,计算不同连接程度下(包括完全、部分剪力连接)钢—混凝土组合梁在正、负弯矩作用下的强度、刚度和有效翼缘宽度等,与已有的试验成果和相关计算方法加以对照.通过上述两种受力情况下钢—混凝土组合梁的响应比照,发现当前所采用的计算方法和有限元分析值存在着一定的差异,特别是当组合材料进入极限强化阶段时.在负弯矩作用下,若如同相关规范所采取的和正弯矩区相同的计算手段更是会产生很大的偏差.该文在对若干算例计算结果加以总结的基础上,提出了适当的修正.钢—压型钢板混凝土组合梁在传统的钢—混凝土组合梁的基础上加入了具备一定抗弯承载能力的压型钢板材料,由于压型钢板自身存在的各向异性特征和现有规范仅对钢—压型钢板混凝土组合单向强度加以考虑,计算中忽略了钢—压型钢板混凝土组合梁的空间效应而导致应用偏于保守.该文在经典板理论的基础上,对考虑空间作用下钢—压型钢板混凝土组合梁板体系强度计算方法作了一初步推导.同钢—混凝土组合梁相比,在实现相同承载力的前提下,钢—压型钢板混凝土组合梁有效降低楼板厚度,表现出更好的经济性.
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