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型钢混凝土作为一种新型结构形式,能够充分发挥材料各自的特性,具有其他结构形式难以比拟的优点,因而学术界、工程界对其进行了广泛而深入的研究,但对型钢混凝土构件受扭性能的研究却少见文献报道,而扭矩又普遍存在于受力构件中,基于此,本文采用试验研究和有限元分析相结合的方法对型钢混凝土的受扭性能展开研究。全文所做的工作和相关研究成果如下:
1、通过2根钢筋混凝土对比梁,6根H形型钢混凝土梁在单调扭矩作用下的纯扭受力性能试验研究,以不同型钢种类及钢筋配筋方式为研究参数,对比钢筋混凝土梁受扭性能,揭示H形型钢混凝土梁在纯扭受力情况下的破坏形态、工作机理及裂缝的发展和分布情况;分析混凝土与H型钢截面的应力与应变分布特征;获得H形型钢混凝土梁纯扭受力状态下的强度、刚度、扭矩-扭率曲线,从而确定其开裂扭矩、极限抗扭承载力及变形性能:
2、在试验研究基础上,提出了H形型钢混凝土梁的开裂扭矩计算公式,分析结果表明,钢筋和型钢对H形型钢混凝十梁的开裂扭矩的提高作用可以忽略不计,按素混凝土构件计算开裂扭矩能达到满意的精度:在分析了薄壁杆件H型钢自由扭矩与约束扭矩基础上,提出了H形型钢混凝土梁的极限扭矩计算公式,分析表明,忽略H型钢的翘曲扭矩值,采用叠加法计算能获得满意的精度;
3、将型钢混凝十梁的受扭过程分成理想化的三个阶段,即开裂前的弹性阶段、开裂后至构件屈服阶段以及构件屈服后至极限状态阶段。在考虑诸多因素的基础上,分别推导了H形型钢混凝土梁对应于上述三个阶段的抗扭刚度计算公式。上述抗扭刚度计算结果与实测结果均表明,试件抗扭刚度值离散性很大;
4、利用大型有限元软件ABAQUS,对本文试验的型钢混凝土构件进行了非线性有限元分析,给出了有限元分析的混凝土、钢筋、型钢以及荷载位移曲线等数据与试验结果对比,验证了有限元分析的可行性。并在此基础上,对有限元中影响塑性损伤模型的参数以及影响H形型钢混凝土构件抗扭的相关参数进行了对比分析,得出了一些有益的结论。