考虑滑移、剪力滞后和剪切变形的钢—混凝土组合梁力学行为研究

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1、国内图书分类号：U448.21密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文考虑滑移、剪力滞后和剪切变形的钢-混凝土组合梁力学行为研究年级二〇一五级姓名杨体旺申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导老师唐茂林副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:U448.21U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyonMechanicalBehaviorofSteel-ConcreteCompositeBeamBridgeConsideringInterfaceSlip、ShearLag

2、andShearDeformationGrade:2015Candidate:YangTiwangAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:Bridge&TunnelEngineeringSupervisor:Prof.TangMaolinMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要钢-混凝土组合梁是由钢筋混凝土板、钢梁和剪力连接件三部分组成的新型叠层结构梁。虽然自提出以来就得到广泛的推广，但实际应用中仍存在许多技术性问题。例如剪力连接件的极限承载力和本构关系没有统一的计算方法，挠度和应力的解析求解方法考虑往往

3、仅考虑一个方面，考虑因素不全，且计算过程繁琐复杂。本文以简支组合梁为研究对象，主要研究滑移、剪力滞后和剪切变形效应对简支组合梁挠度和应力的影响。目前，已经发展了许多栓钉剪力连接件的极限承载力计算公式和荷载-滑移曲线公式。通过对比分析，选取了和实验值较接近的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的栓钉连接件的极限承载力计算方法和较简单的Oethlers提出的双折线型荷载-滑移曲线公式。简单叠加法和换算截面法等是钢-混凝土组合梁的常用计算方法。在这些方法的基础上，首先只考虑滑移效应的影响，利用最小势能原理得到控制微分方程以及边界条件，进而推导出只考虑滑移效应时

4、承受均布和集中荷载作用下的简支组合梁挠度理论计算公式。其次，在只考虑滑移效应公式的基础上，推导出考虑滑移和剪切变形双重效应、考虑滑移和剪力滞后双重效应和考虑滑移、剪力滞后和剪切变形三重效应这三种情况下的组合梁挠度理论计算公式，并与ANSYS有限元法得到的结果对比，符合较好。同时，对组合梁的实验试件进行理论分析，分别计算了荷载挠度曲线、混凝土板的应力、钢梁的应力和混凝土相对于钢梁的滑移量。理论计算的结果与实验值及ANSYS模拟结果基本吻合。说明理论公式推导的正确性，可以用于实际工程。此外，对考虑滑移、剪切变形和剪力滞后这三个效应情况下的承受均布和集中荷载的组合梁挠度

5、理论计算公式进行了参数分析。组合梁的挠度主要来源于弹性变形和滑移效应，剪力滞后效应产生的挠度占总挠度的1%以下，可以忽略不计。当梁长与截面高度的比值小于10~15时，剪切变形效应产生的挠度占总挠度的10%以上，应该予以考虑，混凝土板越宽，剪力滞后越明显，在计算混凝土板应力时，需要考虑剪力滞后的影响。关键词：钢-混凝土组合梁；滑移效应；剪切变形效应；剪力滞后效应西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThesteel-concretecompositebeamisanewtypeoflaminatedbeamcomposedofthreeparts:a

6、concreteslab,asteelbeamandashearconnector.Althoughithasbeenwidelypromotedsinceitsintroduction,therearestillmanytechnicalproblemsinpracticalapplication.Forexample,thereisnouniformcalculationmethodfortheultimatebearingcapacityandconstitutiverelationofshearconnectors.Theanalyticalsolutio

7、nmethodofdeflectionandstressisnotcomprehensive,andthecalculationprocessiscumbersomeandcomplicated.Inthispaper,thesimplysupportedcompositebeamistakenastheresearchobject,andtheeffectsofslip,shearlagandsheardeformationonitsdeflectionandstressaremainlystudied.Atpresent,theformulasfortheul

8、timat