【摘 要】
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U形钢-混凝土组合梁是一种在U形钢和楼板内整体浇筑混凝土形成的一种T形截面横向承重组合构件,具有刚度大、承载力高、延性好的优点,符合装配化建筑的发展趋势。但发挥这种组合梁性能优势的前提是保证U形钢-内包混凝土交界面（以下简称:钢-混界面）和混凝土翼板-梁腹板交界面（以下简称:翼-腹界面）不在组合梁整体破坏前发生局部破坏。本文提出了一种新型U形钢-混凝土组合梁,这种梁的整体工作性能好,施工方便。对这
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U形钢-混凝土组合梁是一种在U形钢和楼板内整体浇筑混凝土形成的一种T形截面横向承重组合构件,具有刚度大、承载力高、延性好的优点,符合装配化建筑的发展趋势。但发挥这种组合梁性能优势的前提是保证U形钢-内包混凝土交界面（以下简称:钢-混界面）和混凝土翼板-梁腹板交界面（以下简称:翼-腹界面）不在组合梁整体破坏前发生局部破坏。本文提出了一种新型U形钢-混凝土组合梁,这种梁的整体工作性能好,施工方便。对这种组合梁开展了翼-腹界面纵向抗剪、正弯矩区受弯、负弯矩区受弯、斜截面受剪和受扭试验研究以及有限元分析,最后基于试验和有限元分析结果,提出了系统的设计方法。本文主要内容如下:（1）针对U形钢-混凝土组合梁的两个薄弱面提出钢筋加强系统的概念,即通过梁底纵筋降低钢-混界面滑移;通过钢筋桁架将开口U形钢截面转化为等效闭口箱形截面,增强U形钢稳定性和对内部混凝土的约束效果;通过倒U形插筋增强翼-腹界面抗滑移和抗掀起性能。（2）进行了11个试件的推出试验,分析了翼-腹界面纵向抗剪机理,基于此提出了具有新型U形钢-混凝土组合梁特色的纵向抗剪力学模型,量化了翼-腹界面混凝土、倒U形插筋、钢筋桁架的纵向抗剪贡献,并进一步提出了翼-腹界面抗剪连接程度的计算方法。（3）对新型U形钢-混凝土组合梁进行了正弯矩区受弯试验（10个试件）、负弯矩区受弯试验（10个试件）、斜截面受剪试验（8个试件）、受扭试验（7个试件）。通过对破坏模式、荷载-变形曲线、应变分布及发展等结果的分析,系统地研究了正弯矩区受弯、负弯矩区受弯、斜截面受剪、受扭性能,发现该组合梁具有良好的变形能力和塑性发展能力,并为后续有限元分析和设计方法的提出打下基础。（4）以试验为基础,应用有限元软件ABAQUS对新型U形钢-混凝土组合梁进行应力分析,得到了正弯矩区受弯、负弯矩区受弯、斜截面受剪、受扭承载力极限状态下的截面应力状态;并对含钢率、梁底纵筋配筋率、混凝土板厚度、梁腹板高度、混凝土板内纵筋配筋率、混凝土板内横筋配筋率、剪跨比、梁腹板宽、钢板屈服强度、混凝土抗压强度等参数进行了拓展分析,得到了相应的参数影响规律。（5）基于试验和有限元结果提出了新型U形钢-混凝土组合梁在各受力状态下的简化力学模型,并给出了一套物理意义明确的简化设计方法,包括正弯矩区抗弯初始刚度、抗弯承载力计算方法,负弯矩区抗弯初始刚度、开裂弯矩、二次刚度及抗弯承载力计算方法,斜截面抗剪承载力计算方法,初始抗扭刚度、开裂扭矩、抗扭承载力计算方法。进一步提出了新型U形钢-混凝土组合梁的设计建议,包括截面尺寸设计、薄弱面具体构造设计等。本文的研究工作进行了以下三点创新:（1）提出了一种新的U形钢-混凝土组合梁,并首次采用钢筋加强系统（梁底纵筋、钢筋桁架、倒U形插筋）对两个薄弱面（钢-混界面、翼-腹界面）进行加强;（2）提出了新型U形钢-混凝土组合梁特有的翼-腹界面纵向抗剪力学模型和相应的抗剪连接程度计算方法;（3）系统地提出了新型U形钢-混凝土组合梁在各受力状态下的承载力、刚度简化力学模型和设计方法。
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