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《部分剪力连接钢_混凝土组合梁的截面抗弯分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第5期南京理工大学学报Vol.24No.52000年10月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyOct.2000部分剪力连接钢-混凝土组合梁的X截面抗弯分析XX谢峻余天庆(湖北工学院土木工程系,武汉430068)摘要结合部分剪力连接钢-混凝土组合梁的受力变形特点,采用微分方程系统地推导在弹性条件下具有普遍适用性的部分剪力连接钢-混凝土组合梁正、负弯矩区截面抗弯分析的理论公式,经试算并与实验相对比,表明该文公式有效、实用。关键词部分,剪力,钢,梁,钢筋混凝土;组合梁,滑移效应,抗弯分析分类号TU375,103钢-混
2、凝土组合梁由钢梁和钢筋混凝土板叠合而成,为了发挥钢、混凝土各自的材料特性,必须使其共同工作。在结合面上放置一定数量的剪力连接键,抵抗水平滑移和垂直掀起,以达到预期的目的。采用部分剪力连接,不但减少了栓钉的用量,缓和了布钉拥挤,板内[1]钢筋布置、绑扎困难等实际问题,而且在一定程度上有利于组合梁延性的增加以及负弯矩区混凝土板的裂缝控制。当然,不可否认组合梁的滑移及掀起问题更突出了,但有研究表明一定程度减少栓钉的用量(最小剪力连接度014～015),对其极限承载力的影响是微小[2,3]的。由此可见,无论从合理性、适用性还是经济性来看,部分剪力连接钢-混凝土组合梁都是非常好的一种选择
3、。本文在把握部分剪力连接受力特点的基础上,较系统地推导了部分剪力连接钢-混凝土组合梁在不同荷载形式下,正负弯矩区截面在使用荷载下的抗弯分析理论公式。通过与试验数据的对比,验证了本组公式的有效性和适用性。1部分剪力连接钢-混凝土组合梁截面抗弯理论公式的推导对于完全剪力连接钢-混凝土组合梁,虽然其应力应变沿截面的分布由于滑移的影响已不是理想的连续直线分布,但混凝土板底应变与钢梁上翼缘应变仍然同正负。而对部分剪力连接钢-混凝土组合梁,滑移的影响已使它们分属不同性质的受力区,如图1所示。显然,全剪的分析方法已不再适用,其分析也复杂,因为在同一截面上已存在2根中性轴y1和y2。为了简化分
4、析,必须作出以下假设:(1)剪切刚度k沿梁跨均匀分布,结合面剪力q与滑移s成正比。(2)钢梁和钢筋混凝土板共同工作具有相同的曲率和挠度。(3)忽略X收稿日期:1999-11-18XX谢峻26岁硕士生454南京理工大学学报第24卷第5期掀起效应所造成的影响。(4)不考虑结合面摩擦对抗剪的贡献。由假设(2)有φ=MS/(ESIS)=MC/(ECIC)(1)式中,φ为截面曲率,MS、MC分别为钢梁、混凝土板重心处的弯矩,ESIS、ECIC分别为钢梁、混凝土板的弹性模量和惯性矩。图1试验梁及加载方案(PPCB-1)Fig.1Specimenandloadscheme(PPCB-1)图2
5、部分剪力连接钢-混凝土组合梁理论计算模型Fig.2Calculationmodelofthesteel2concretecompositebeamswithpartialshearconnection由图2知,截面应变(a)可分解为(b)+(c),则混凝土板的轴心压力C和钢梁的轴心拉力T可表达为C=φECAC(y1-hf)(2)T=φESAS(hS-y2)(3)由图2中的(d)可知,M=MC+MS+C(hf+hS)=φ(ECIC+ESIS)+C(hf+hS)(4)又由图2中的(a)知,滑移应变为ε滑=φ(hb-y1)+φy2=φ(hb+y2-y1)(5)截面平衡条件C=T,联合
6、(1)式～(5)式有ECIC+ESISM=α·C+·ε滑(6)hS+(hb-hf)(ECAC+ESAS)(ECIC+ESIS)其中,α=+hS+hf。由假ESASECAC·[hS+(hb-hf)]设(1)有ks=qu,u为剪力钉间距,则取一段混凝土板dx,图3混凝土板微段受力图其受力图如3所示。则据平衡关系有dC=-qdx,即ε滑=Fig.3Microblockofudqud2Cu(ECIC+ESIS)=-2,故(6)式变为·theslabunderstresskdxkdxk[hS+(hb-hf)]d2Cαk[hS+(hb-hf)]22-α·C+M=0,令K2=1/2α,K1=
7、,则上式可变为dxu(ECIC+ESIS)总第114期谢峻余天庆部分剪力连接钢-混凝土组合梁的截面抗弯分析4552dC222-K1·C+2K2K1M=0(7)dx根据不同的边界条件和荷载形式,解(7)式得到C的解见表1。表1组合梁混凝土板的轴心压力Tabble1Axialcompressionoftheslabtocompositebeams有了C的表达式就可容易地得到板压沿梁跨的分布、弯曲曲率分布、滑移应变分布,相应的端滑移和由滑移引起的附加挠度均可通过沿梁长的积分求出。另外,虽然本文的推
