浅谈新型外包钢—混凝土组合梁受扭性能试验研究

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1、东南大学硕士学位论文新型外包钢—混凝土组合梁受扭性能试验研究姓名：倪勇申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：秦卫红20070520摘要新型外包钢一混凝土组合梁受扭性能试验研究学校名称：东南大学研究生姓名：倪勇导师姓名：秦卫红副教授摘要新型外包钢一混凝土组合梁是以较厚钢板做底板，较薄的冷弯薄壁型钢做侧板，二者通过焊缝连接形成u形截面，然后在里面浇注混凝土，作为T形截面组合梁的肋部，翼缘为楼板，钢与混凝土通过可靠连接共同受力的组合构件。本文针对此新型外包钢一混凝土组合粱的受扭性能进行了试验和理论研究，全文所做的工作和相关研究成果如下：(1)通过5根新型外包钢一混凝土组合梁的静力试验

2、研究(2根纯扭、3根弯剪扭)，分析了该类构件的破坏形态、扭矩一扭率曲线、弯矩一挠度曲线、荷载一应变曲线、混凝土应变分布、钢筋应变分布及钢板应变分布等，初步了解了组合梁受扭时的性能和特点。(2)纯扭作用下，采用塑性理论计算出了组合梁中T形截面混凝土梁的开裂扭矩，利用扭转角相等，计算出钢梁的贡献扭矩，从而得到新型组合粱的开裂扭矩。根据变角空间桁架理论，得到钢筋混凝土梁纯扭极限扭矩计算公式，利用组合粱中混凝土梁和钢粱破坏前扭转角相同，计算出钢梁的贡献扭矩，得到新型外包钢一混凝土组合梁的极限扭矩。计算了纯扭试验梁的开裂扭矩和极限扭矩。并与试验结果进行了比较，计算结果与试验结果吻合较好。(3

3、)将组合梁的抗扭刚度按开裂前弹性阶段、开裂后至组合梁屈服时和屈服后到极限状态时三个阶段来分析，组合梁纯扭刚度采用混凝土梁和钢梁刚度叠加的方法计算。考虑混凝士梁与u形截面钢梁的组台作用使钢梁贡献扭转刚度提高，本文提出了组合系数的计算方法，并借助有限元计算结果，拟合出组合系数的近似计算公式。将组合梁纯扭刚度的计算结果与试验结果进行了对比，计算结果有较高的精度。考虑弯矩和剪力作用对组合梁扭转刚度的影响，通过比较，本文得出在弯矩和剪力作用下组合粱刚度的建议计算公式。根据所提公式计算组合梁的扭转刚度，作出三折线和二折线图形，经与试验曲线对比，说明计算结果有较高的精度，验证了理论公式的合理性。

4、(4)由试验知，新型外包钢一混凝土组合梁在弯剪扭复合作用下，当扭弯比较大时，扭矩起控制作用，组合梁将发生扭型破坏，当扭弯比较小时，弯矩起控制作用，组合梁将发生弯型破坏。本文推导了组合梁在大扭弯比下的弯扭承载力相关公式。参考相关文献，得出小扭弯比作用下的组合梁弯扭承载力相关公式。对组合梁在弯扭作用下的弯扭承载力相关曲线进行分析，并结合有限元计算结果及试验数据提出本文组合梁的弯扭相关曲线方程。参考相关文献，本文得出组合梁在弯剪扭复合作用下的相关方程。(5)利用有限元软件ANSYS，对试验组合梁进行了非线性有限元分析，并与试验结果进行对比，验证了这种方法的可行性，并在此基础上，对组合梁进

5、行了参数分析。关键词：新型外包钢一混凝土组合梁；纯扭；弯剪扭；开裂扭矩；极限扭矩；扭转刚度；有限元分析AbstractExperimentalResearchonNew-TypeSteel-encasedConcreteCompositeBeamSubjectedtoTorsionSoutheastUniversityByNIYongSupervisedByAssociateProfessorQinWei-hongTbeamisanewtypeofsteel-encasedconcretecompositebeam．ItisformedbyUshapesteelbeamfilled

6、withconcretewhichisweldedbycold-formedsheetsandathicksteelplateandthefloor∞flange．TheessentialconnectorsmdesignedtOensurethecombinedaction．Theexperimeutalresearchandtheoreticalstudyonibisnew-typesteel-encasedconcretecompositebeamsubjectedtotorsionhavebeentakeninthispaper．Themainworkandachievem

7、entsareasfollows．(1)Thefailuremodes,torque-twistingcurves，moment-displacementcurves，load—straincurves，straindistributioninconcreq￡，reinforcementsandsteelplateareanalyzedfromthestaticexperimentoffivenew-typesteel-encasedconcretecomposite