栓钉锈蚀钢-混凝土组合梁有限元分析

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1、低温建筑技术2013年第5期(总第179期)圜栓钉锈蚀钢一混凝土组合梁有限元分析吴麟，陈驹，金伟良(浙江大学结构工程研究所。杭州310058)【摘要】为研究锈蚀对于钢一混凝土组合梁受负弯矩的力学性能影响，采用ABAQUS有限元分析软件建立7个组合梁模型。通过对7个模型施加负弯矩荷载，研究锈蚀对组合梁的力学性能影响规律。分析结果表明：随着栓钉锈蚀率的增加，组合梁刚度出现明显降低；钢梁一混凝土之间的滑移增大，组合梁极限承载力呈现下降趋势，但下降程度较少。【关键词】钢一混凝土组合梁；负弯矩；栓钉；有限元【中图分类号】TU398．

2、9【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)05—0028—03FITEELEⅡNTANALYSISolFCoMPoSITESTEEL-CoNCRETEBEAMSWⅡlHSTUDCoRRoDEDWULin，CHENJu，JINWei—liang(InstituteofStructuralEngi．，ZhejiangUniv．，Hangzhou310058，China)Abstract：Sevensteel—concretecompositebeamfiniteelementmodelsarebuildtos

3、tudytheefectofthecorrosiononthemechanicalbehaviorofcompositebeams，hoggingmomentwasappliedon7uncor-rodedandcorrodedcompositebeammodels．Resultsindicatethatthestifnessofcompositebeamsunderhoggingmomentdecreaseswhenthestudcorrosionrateincreases．Thebond—slipbetweenthes

4、teelandconcreteincreasewiththeincreasedstudcorosionrate．Theultimates~engthofsteel—concretecompositebeamsslighflydecreaseswiththeincreasedstudcorrosionrate．Keywords：compositesteel—concretebeam；hoggingmoment；stud；finiteelementanalysis钢．混凝土组合结构是一种将钢结构和混凝土结钢一混凝土组合梁主要由

5、混凝土翼板及其内部钢构结合起来新型截面形式，具有面尺寸小，白重低，抗筋、钢梁、栓钉四个部分组成，采用ABAQUS有限元分震性能好等优点，具有显著的技术经济效益和社会效析软件进行建模，组合梁全长1900mm，混凝土板截面益⋯。桥梁结构中采用最普遍的是钢-混凝土连续组为70ram×450mm，钢梁截面为lOOmm×200mm的矩合梁结构，桥面体系中存在的组合连续梁在支座处承形钢管，混凝土板内部纵向铺设4根6mm的一级钢筋受负弯矩存在混凝土受拉开裂、钢梁受压的问题，恶和6根10mm的二级螺纹钢，栓钉规格为1O×50mm，劣环境下

6、氯离子等侵蚀介质通过裂缝侵入混凝土内单排间距为100ram布置。模型中钢筋和混凝土板均部，影响组合梁的性能。国内外对钢一混凝土连续组合采用8节点6面体线性完全减缩积分(C3D8R)。采用梁负弯矩区受力性能研究主要集中在从结构力学角减缩积分具有位移结果比较精确、扭曲变形是分析精度计算和控制负弯矩的裂缝宽度，研究负弯矩区剪力度不会受到太大影响、完全荷载下不容易发生剪切自连接件性能、钢．混凝土共同工作状况对整体结构的影锁等优点。钢筋采用T3D2三维两节点桁架单元，剪响等，很少从耐久性的角度进行组合梁负弯矩区的力连接件采用弹簧(S

7、pringA)单元，该单元可以在不需分析研究。研究表明，锈蚀已经成为影响组合结构耐要详细模拟整体的情况下建立两节点间的有效刚度久性的一大主要因素，近年来国内也开始展开氯盐或阻尼，在变形过程中两节点间的作用线保持不变。侵蚀下的组合梁的力学性能研究，但这些研究都未将钢梁上l9个栓钉中心的位置添加三个方向的弹簧涉及组合梁负弯矩区耐久性问题，而且对组合梁耐久单元，对沿着组合梁纵向的弹簧定义一个相应的剪切性问题进行有限元分析极少，因此有必要对钢-混凝土刚度，对其他两个方向的弹簧定义一个相对很大的刚组合梁耐久性问题进行有限元分析。度来

8、模拟在组合梁的受力情况下栓钉产生变形并传1钢．混凝土有限元模型的建立递剪力。忽略钢梁和混凝土之间的摩擦，钢梁和混凝[基金项目]国家支撑计划(201IBAJ09B03)吴麟等：栓钉锈蚀钢-混凝土组合梁有限元分析土的接触面切向属性向直接选用无摩擦，法向属性则性能。模型中假设混凝土材料的发生破坏的两种方采用硬