型钢混凝土组合梁抗弯承载能力分析

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1、万方数据第30卷第4期2009年7月华侨大学学报(自然科学版)JoumalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)Volf30N0．4JuL2009文章编号：1000-5013(2009)04一0443一06考虑滑移效应的薄壁型钢一混凝土组合梁抗弯承载能力分析王进1，高轩能1，周期源2(1，华侨大学土木工程学院，福建泉州36202lI2．深圳市电子院设计有限公司，广东深圳518031)摘要：分析滑移对冷弯薄壁u型钢一混凝土组合梁抗弯性能的影响．通过对组合梁进行理论分析和AN—sYS分析，建立考虑滑移效应的弹性

2、和极限抗弯强度计算公式，计算简支冷弯薄壁U型钢一混凝±组合梁抗弯承载力．理论计算值与试验结果对比表明，考虑滑移效应的弹性弯矩计算值和极限弯矩计算值与试验值吻合较好，滑移对组合梁弹性抗弯强度的降低不能忽略；考虑强度极限状态时，钢梁部分截面进入应力强化阶段的有利影响，滑移对极限抗弯强度的影响可以忽略不计．关键词：冷弯薄壁型钢；钢一混凝土组合梁；滑移效应；承载性能；刚度折减系数；极限弯矩中图分类号：TU398十．902；TU311．4文献标识码：A冷弯薄壁型钢一混凝土组合梁是，由冷弯薄壁型钢和混凝土组成整体而共同工作的一种结构形式．钢梁在施工阶

3、段可代替模板，混凝土结硬后可代替受拉钢筋．这种组合梁充分发挥了混凝土和钢材各自的力学性能，具有承载力高、刚度大、抗震性能和动力性能好等优点，而且可降低梁高度以增加房屋净空，减少模板的施工量，具备良好的发展前景．钢一}昆凝土组合梁作为结构中重要的横向承重构件，在我国多、高层民用建筑，工业建筑及桥梁结构等领域已经得到越来越多的应用，并取得了显著的技术经济效益和社会效益[1]．组合梁中的钢梁和混凝土板能够共同工作，是由于剪力连接件传递了钢梁一混凝土界面的剪力，而采用栓钉等柔性抗剪连接件的型钢一混凝土组合梁在荷载作用下，连接件会产生变形，导致混凝

4、土翼板与钢梁的交界面出现相对滑移．本文对组合梁进行理论分析，建立承载力极限状态下的受弯计算模型，分析滑移对组合梁抗弯承载力的影响．o1微分方程的建立1．1计算模型与计算假定以U型截面冷弯薄壁型钢一混凝土组合梁为对象，考虑滑移效应对其承载性能的影响，计算模型如图1所示．图1中，如为薄壁型针混凝土组合梁的一微段，M，y，T分别表示微段上的弯矩、剪力和轴力，r为单位长度上的积压力，础为结合面单位长度水平剪力，s为微段上的相对滑移量．下标c和s分别表示混凝土和钢．图1组合梁滑移计算模型Fig．1Calculationmodelofslipofco

5、mpositebEmn为便于推导组合梁考虑滑移的平衡微分方程，做如下4点计算假定．(1)钢材与混凝土均为理想的弹塑性体．(2)组合梁截面受荷后符合平截面假定，且钢梁与混凝土应变分别沿截面高度接线性分布．(3)钢梁与混凝土具有相同的曲率，即忽略钢梁与混凝土之收稿日期：2008一03—16通信作者：高轩能(1962一)，男，教授，博士，主要从事钢结构及组合结构的研究．E_mail：gao】Ⅱ1@hqtLeducrL基金项目：福建省科技计划重点项目(2006H0030)；福建省建设科技计划项目(闽建科05—22—17)；国务院侨办科研基金资助项

6、目(07QZR04)；厦门市科技计划资助项目(3502220073036)万方数据444华侨大学学报(自然科学版)2009年间的竖向掀起．(4)组合梁中剪力连接件沿梁长均匀分布，结合面剪力与相对滑移成线性关系．即∞=风／仇．(1)式(1)中，矗为抗剪连接件的刚度，参考文[2]取志一o．66”Nc．其中，n为一根梁上抗剪连接件的列数，N；为剪力连接件的抗剪承载力，可根据文[3]计算，优为组合梁剪力连接件的间距．1．2滑移微分方程的建立对微段取平衡(略去二阶微量)，并列出混凝土单元平衡方程．由＆=0，可得dL+可出=O，口出=一dt；而由跏：

7、一O，可得蝴：+口如·d。一U出=O．(2)同理，对钢梁单元列平衡方程得d兀+池一O，口出=一dT3，及捌。一仪k·以一U如一O．(3)式(2)，(3)中，d。为受压区混凝土形心到钢梁上翼缘的距离，文为钢梁形心到钢梁上翼缘的距离．将式(2)，(3)相加，可得到粤生+粤鱼一耐。一v—o．(4)(HQZ式(4)中，砒一破一s。，V=u+U．由假定(2)，可得组合梁的截面曲率为。一Ms—aEMc彩2氲一裁‘(5)式(5)中，j。，j。分别为受压区混凝土和钢梁的截面惯性矩，Es为钢梁的弹性模量，口E为钢梁与混凝土的弹性模量之比，口￡一Es／Ec．

8、令j。一j。+I。／口E，将式(5)求导后代入式(4)，并考虑到式(1)，可得芈．E。Jo一笪．磊一v—o．交界面的滑移应变为￡。一cls／dz=￡AB一￡∞一ado—TI／E。Ao．(6)式