结构设计的大型化、重型化,为大跨度、高层建筑结构的强度安全性提出了更高的要求。从成本和安全性考虑,不少桥梁从传统型钢结构逐渐由钢-混凝土结构件替代。进而出现了各种形式的钢-混凝土结构,这种结构一般分为:1.钢与混凝土组合梁,2.型钢混凝土结构,3.钢管混凝土结构。以上三种结构都是很成熟的结构,在工业建筑中广泛应用。以上三种结构的共同点就是它们均能做充分利用材料的性能,扬长避短,使材料各尽所能,协同工作,充分发挥结构的作用。比如型钢混凝土结构,型钢在下面承受拉应力,混凝土在上面承受压应力,这就是充分利用材料的特性。又比如钢管混凝土结构,由于混凝土被钢管包住,当核心混凝土受到压力膨胀,而钢管约束其膨胀时,钢管和混凝土都处于三向应力状态,此时的核心混凝土强度增加,延性较大。整体结构性能得到极大的提高。 正是基于上述的认识,钟新谷等人提出了新型的钢与混凝土结构。此结构结合型钢混凝土结构和钢管混凝土结构的优点。在梁的受压区有方钢管混凝土结构的优点,在受拉区则有矩形钢箱梁的优点。与型钢混凝土组合梁相比,它同样具有自重轻、承载力高、建筑高度小等优点;而与钢管混凝土相比,可以通过合理设计使混凝土处于受压区,且自重减轻。与钢箱梁相比,由于在受压区填充了混凝土,能够提高其钢板的局部稳定性。 本文针对这一新型钢-混凝土结构研究了相近的混凝土本构关系和失效准则。并且采用非线性仿真模拟方法,进行新型钢箱-混凝土结构的静力学性能的仿真分析,并且与钢-混凝土组合梁结构对比,发现它的静力学性能优于后者:还研究了新型结构的动力学性能。钢箱-混凝土组合梁的模态分析,频率响应分析,瞬态响应分析和地震载荷作用下结构的最大位移。最后给出了可供针对参考的建议。