型钢混凝土梁受扭性能试验和强度计算研究

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为研究型钢混凝土梁(steel reinforced concrete beam,SRCB)受扭性能,设计了34根试件,其中8根为纯扭作用下倒L形型钢混凝土梁,其余试件分别为14根弯扭复合受力和12根弯剪扭复合受扭作用下的型钢混凝土梁。通过对试件进行设计、加载,获取主要试验数据,从而对试件进行破坏形态描述和主要影响因素分析,最后提出对实腹式(SSRCB)和空腹式(ASRCB)型钢混凝土梁的开裂扭矩和极限扭矩计算方法。本文的主要试验研究结果如下:对于倒L形SSRCB试件,提高试件的配筋率对于纯扭作用下型钢混凝土梁的抗扭承载力和抗扭刚度均有显著的提高;提高试件的翼缘配筋率对纯扭作用下试件弹塑性阶段和破坏阶段的影响较大。对于弯扭复合受力试件,弯扭作用下试件均经历弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。对于配实腹式工字钢的型钢混凝土梁,扭弯比越小裂缝出现得越早,配箍率对其开裂扭矩基本无影响。空腹式型钢混凝土梁发生弯型破坏和扭型破坏两种破坏形态。试件开裂前,弯扭作用下试件的抗扭能力不仅取决于混凝土抗拉强度,型钢的抗扭刚度也参与贡献。试件损伤也呈现三阶段特征,钢筋混凝土梁比型钢混凝土梁损伤程度更大,混凝土强度对试件后期的损伤影响很小。工字钢型号越高对周围混凝土约束作用越小,越不利于受扭。对于弯剪扭复合受扭试件,空腹式型钢的混凝土梁相比实腹式梁开裂较晚,开裂扭矩较大,开裂后裂缝宽度增加的幅度较大;空腹式梁呈现扭型破坏和剪扭型破坏两种破坏形态;内置型钢能有效提高试件的抗扭承载力;弯剪扭作用下空腹式型钢的混凝土梁抗扭承载力更高,扭剪比对空腹式梁的复合受扭性能影响较大;混凝土强度等级的提高对试件后期的受扭性能有较大影响。在试验的基础上,利用线性回归分析和强度叠加理论,提出了对于空腹式和实腹式梁的受扭承载力计算公式,计算值与试验值较为吻合。研究结果可供型钢混凝土组合结构的进一步科学研究和工程应用参考。
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