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目前,我国主要使用的建筑材料是混凝土以及钢材。钢材与混凝土的组合结构利用钢材抗拉能力较强、自身结构重量轻,而砼的抗压能力强,整体性能好,两者结合可以更有效的发挥材料特性。部分充填式钢箱-混凝土组合连续梁基于传统组合梁的双组合作用机理,通过调整上部混凝土翼板在负弯矩区截面的配筋率,并在钢箱梁负弯矩区域的下箱室充填混凝土,使组合结构的力学性能得到明显改进。组合连续梁负弯矩区翼板的纵向钢筋对翼板混凝土的开裂及全梁的承载能力均有明显的改善作用,配筋率这一因素对于试验梁的受力性能及其开裂性能的研究成为双组合作用研究的一个重要方向。
本文以国家自然科学基金资助项目(51168011,51108109)为研究基础,通过对不同配筋率的部分充填式钢箱-混凝土组合连续梁的静载试验研究、理论分析和有限元软件模拟,对组合连续梁负弯矩区的承载能力和开裂性能进行了深入的研究,成果如下:
(1)通过对3组不同配筋率的组合连续梁进行静力加载试验,分别得到试验梁的荷载-挠度曲线、荷载-应变关系及应变分布曲线,并绘制出各梁翼板的裂缝图像及钢箱腹板的屈曲形态,归纳出各试验梁的整体受力性能规律、混凝土板裂缝的开展规律。
(2)分析了中支座负弯矩区配筋率这一因素对试验梁负弯矩区的抗弯承载能力及开裂性能的影响,得出结论:负弯矩区配筋率越高,其中支座截面抗弯承载能力越高,出现裂缝的对应荷载较大、裂缝宽度相对较小、裂缝开展较缓慢且更为集中。
(3)采用换算截面法进行试验梁理论研究并对中支座负弯矩区的抗弯承载力及开裂弯矩进行计算,结果吻合试验现象及数据,找到了适用于此类连续组合梁的负弯矩区承载能力和开裂性能的可靠算法。
(4)根据国内外不同的裂缝宽度计算方法对试验梁裂缝宽度进行了计算,并与试验数据进行对比,得出对此类组合梁的裂缝宽度估算具有良好的适用性的计算方法。
(5)使用ANSYS对各试验梁的受力全过程进行有限元模拟,模拟计算所得结果与试验进行对比,受力全过程中所绘得的曲线均拟合良好,同时模拟云图中反映的情况在实际的试验现象中也可找到近似对应,说明此次的ANSYS模型建立准确,在实际工程中具有一定的参考价值。
本文以国家自然科学基金资助项目(51168011,51108109)为研究基础,通过对不同配筋率的部分充填式钢箱-混凝土组合连续梁的静载试验研究、理论分析和有限元软件模拟,对组合连续梁负弯矩区的承载能力和开裂性能进行了深入的研究,成果如下:
(1)通过对3组不同配筋率的组合连续梁进行静力加载试验,分别得到试验梁的荷载-挠度曲线、荷载-应变关系及应变分布曲线,并绘制出各梁翼板的裂缝图像及钢箱腹板的屈曲形态,归纳出各试验梁的整体受力性能规律、混凝土板裂缝的开展规律。
(2)分析了中支座负弯矩区配筋率这一因素对试验梁负弯矩区的抗弯承载能力及开裂性能的影响,得出结论:负弯矩区配筋率越高,其中支座截面抗弯承载能力越高,出现裂缝的对应荷载较大、裂缝宽度相对较小、裂缝开展较缓慢且更为集中。
(3)采用换算截面法进行试验梁理论研究并对中支座负弯矩区的抗弯承载力及开裂弯矩进行计算,结果吻合试验现象及数据,找到了适用于此类连续组合梁的负弯矩区承载能力和开裂性能的可靠算法。
(4)根据国内外不同的裂缝宽度计算方法对试验梁裂缝宽度进行了计算,并与试验数据进行对比,得出对此类组合梁的裂缝宽度估算具有良好的适用性的计算方法。
(5)使用ANSYS对各试验梁的受力全过程进行有限元模拟,模拟计算所得结果与试验进行对比,受力全过程中所绘得的曲线均拟合良好,同时模拟云图中反映的情况在实际的试验现象中也可找到近似对应,说明此次的ANSYS模型建立准确,在实际工程中具有一定的参考价值。