曲线钢与混凝土组合梁畸变和剪力滞效应研究

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钢与混凝土组合箱梁是由混凝土板和钢箱梁通过剪力连接件组合起来的一种新型结构形式,它充分利用了两种材料的良好性能,具有承载力高、截面尺寸小、自重轻、施工方便等优点,因此,在土木工程中得到广泛的应用。目前,对益线组合箱梁的研究大多应用初等梁理论,得出的结果与箱梁实际受力状态有一定差别。畸变效应和剪力滞效应是箱梁受力过程中普遍存在的一种现象,国内外对它的研究较少。本文基于能量法及变分原理对曲线组合箱梁的畸变和剪力滞效应进行研究。  根据内力平衡法,建立了曲线组合梁平衡方程、几何方程、物理方程,推导出梁截面内力和各向位移计算公式,得到了初等梁理论下组合梁截面应力分布情况。  基于能量原理,以畸变角为基本未知量,建立了直线和曲线组合梁畸变效应控制微分方程,利用弹性地基梁比拟法、伽辽金法等方法求解,建立了直线梁和曲线梁的畸变角和畸变双力矩计算公式,并分析了组合梁在跨中集中荷载作用下的畸变效应。  基于能量原理,建立了曲线组合梁弯、扭、剪力滞控制微分方程,采用解析解法和伽辽金法求解,建立了挠度、转角、纵向位移计算公式,根据位移、变形和内力的关系计算出截面应力。通过与初等梁理论计算结果相对比,分析了剪力滞系数变化规律。  应用ABAQUS软件,建立了简支曲线组合梁计算模型,计算出其在集中荷载和均布荷载作用下各截面应力分布,并与能量法计算结果相比较。在模型基础上,分析了混凝土强度、曲率半径、钢板厚度、钢梁高度、腹板倾斜角度等参数对曲线组合梁剪力滞效应的影响。
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