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钢—混凝土双面组合连续梁正截面强度计算方法研究

作　者: 霍军会
导　师: 段树金；王军文
学　校: 石家庄铁道学院
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 钢-混凝土双面组合梁模型试验有限元分析正截面强度计算方法极限承载力非线性
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

钢.混凝土双面组合连续梁是20世纪80年代产生的一种新型结构。它是在传统的单面组合连续梁中支座处负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板,并同样通过抗剪连接件使之与钢梁共同作用。下翼缘混凝土板在很大程度上分担了负弯矩区的压力,减小了钢梁的负担,提高了梁的刚度和承载力。钢-混凝土双面组合连续梁是用来改善传统的钢-混凝土单面组合连续梁负弯矩区特性的一种合理有效的方法。本文对钢-混凝土双面组合连续梁的正截面强度计算方法进行研究,主要内容包括：(1)对钢-混凝土双面组合梁的正截面强度计算方法进行了研究。通过推导公式,得出钢-混凝土双面组合梁在弹性和塑性两种状态下分别按完全组合和考虑滑移以及完全抗剪和部分抗剪的情况下截面极限抗弯承载力计算方法；给出了在不同拉力比r的情况下组合梁截面的极限抗剪承载力计算方法。双面组合梁的·内力计算分为弹性和塑性两种方法,弹性分析方法给出了双面组合连续梁负弯矩区上混凝土板开裂范围计算长度,即下混凝土板的布置长度；给出了双面组合连续梁变形计算表,可以通过该表利用位移法进行组合梁内力计算。塑性分析给出了承受均布荷载和集中荷载的两种情况下组合梁内力计算公式。利用上述方法,可确定双面组合梁在不同受力情况下的各种极限荷载。(2)通过三片钢-混凝土双面组合梁静载试验,研究了在完全抗剪连接程度下组合梁的抗弯极限承载力、变形、截面应力和应变等方面内容,并和理论计算结果进行了比较,验证了正截面强度计算方法的合理性。(3)采用有限元软件对钢-混凝土双面组合梁的性能进行了比较全面的数值分析。分析中考虑了混凝土开裂、材料非线性及滑移效应等影响因素,分析表明下翼缘混凝土板对连续组合梁的变形和抗弯承载力等的方面都有明显的改善,且计算与理论分析和试验结果都吻合良好。通过研究,对钢-混凝土双面组合梁的基本力学特性有了更深刻的了解和认识,有利于研究工作的进一步展开。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-19
  1.1 钢-混凝土组合梁  9-10
    1.1.1 基本概念  9
    1.1.2 钢-混凝土组合梁的基本组成  9-10
  1.2 钢-混凝土组合梁的发展历史  10-11
  1.3 钢-混凝土连续组合梁  11-13
    1.3.1 钢-混凝土单面组合连续梁  11-12
    1.3.2 钢-混凝土双面组合连续梁  12-13
  1.4 钢-混凝土连续组合梁研究状况  13-18
    1.4.1 连续组合梁的理论分析方法  13-16
    1.4.2 连续组合梁的试验研究状况  16-18
  1.5 本文的主要研究内容  18-19
第二章材料的本构关系  19-28
  2.1. 混凝土的应力-应变关系  19-26
    2.1.1 混凝土单轴受压应力-应变全曲线形状  19-20
    2.1.2 几种典型的混凝土单轴受压应力-应变曲线方程  20-23
    2.1.3 混凝土单轴受拉应力-应变曲线形状  23-26
  2.2 钢材的应力-应变关系  26-27
    2.2.1 钢材实际应力-应变关系  26
    2.2.2 简化钢材应力-应变关系  26-27
  2.3 小结  27-28
第三章钢-混凝土双面组合连续梁正截面强度理论分析  28-55
  3.1 双面组合梁截面弹性抗弯承载力分析  28-36
    3.1.1 完全组合状态下截面抗弯承载力分析  28-31
    3.1.2 考虑滑移效应的截面抗弯承载力分析  31-36
  3.2 双面组合梁截面塑性抗弯承载力分析  36-43
    3.2.1 概述  36-38
    3.2.2 完全抗剪连接下截面极限抗弯承载力分析  38-39
    3.2.3 部分抗剪连接下截面极限抗弯承载力分析  39-43
  3.3 双面组合梁截面抗剪承载力分析  43-44
  3.4 双面组合连续梁内力分析  44-54
    3.4.1 弹性分析法  44-50
    3.4.2 塑性分析法  50-54
  3.5 小结  54-55
第四章钢-混凝土双面组合连续梁静载试验研究  55-70
  4.1 概述  55
    4.1.1 静载试验的目的  55
    4.1.2 静载试验的内容  55
  4.2 试验方案  55-60
    4.2.1 试件设计  55-57
    4.2.2 组合梁加载方案  57-58
    4.2.3 组合梁测试内容及测点布置  58-60
  4.3 试验梁理论计算结果  60-62
  4.4 试验梁破坏形态与试验结果分析  62-69
    4.4.1 试验梁破坏形态  62-65
    4.4.2 试验梁荷载-挠度曲线  65-66
    4.4.3 试验梁荷载与应变分析  66-69
  4.5 小结  69-70
第五章钢-混凝土双面组合连续梁非线性有限元分析  70-83
  5.1 概述  70
  5.2 ANSYS有限元模型的建立  70-77
    5.2.1 模型建立的基本思路  70-71
    5.2.2 有限元单元类型  71-73
    5.2.3 材料的本构关系  73-75
    5.2.4 几何模型的建立、网格的划分及荷载的施加  75-76
    5.2.5 有限元程序计算收敛分析  76-77
  5.3 有限元计算结果分析  77-82
    5.3.1 试验梁的荷载-挠度曲线分析  77-78
    5.3.2 试验梁的特征荷载分析  78
    5.3.3 双面组合梁与单面组合梁承载能力比较  78-79
    5.3.4 试验梁截面应力与应变分析  79-82
  5.4 小结  82-83
第六章结论与展望  83-86
  6.1 结论  83-84
  6.2 展望  84-86
参考文献  86-90
致谢  90-91
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文  91

钢—混凝土双面组合连续梁正截面强度计算方法研究

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