自抗剪倒t型钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度的研究

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1、浙江建筑，第32卷，第11期，2015年11月ZhejiangConstruction，Vo1．32，No．11，Nov．2015自抗剪倒T型钢一混凝土组合梁翼缘有效宽度的研究StudyontheEffectiveWidthofFlangesoftheSelf_AntiShearConforcedConcreteCompositeBeamsintheTypeofReverseT赵滇生，翁鹏飞ZHAODiansheng，WENGPengfei(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：基于传统的钢一混组合结构提出了自抗剪倒T型钢一混凝土组合梁，利用非线性有

2、限元分析和试验数据分析其整体抗弯性能，并对混凝土翼板有效宽度的大小进行统计分析，进而提出更合理的有效宽度取值公式。关键词：组合梁；非线性；抗弯性能；有效宽度中图分类号：TU378．2文献标志码：A文章编号：1008—3707(2015)I1—0014—04钢一混组合梁是性能优越的结构¨。组合梁在1倒T型腹板嵌入式组合梁有限元分析正常使用时，截面的中性轴与钢梁的上翼缘较接近，1．1模型介绍其实际应力很小，难以充分发挥材料强度，而且钢梁本文对3组模型开展试验研究并利用ANSYS上相当数量的剪切件及其焊接会增加工程造价。本有限元进行数值模拟，模型尺寸见图2。有限元模文提出

3、一种新型组合梁截面形式(图1)，利用有限型中混凝土采用8节点的SOLID65单元来模拟，倒元分析和试验数据分析对自抗剪倒T型钢一混凝土T型钢梁采用shelll81单元。由于是两种不同材料组合梁的性能展开研究。的组合结构，故两者之间的变形协调通过型钢与混凝土之间的抗剪作用来实现。钢与混凝土连接点采用的是考虑滑移非线性弹簧单元Combin39，来模拟单元之间的粘结力。钢材强度为Q345，实测屈服强度369．3MPa，本构关系采用双线性随动强化模型以考虑Bauschinger效应。混凝土强度等级为C30，实测立方体抗压强度31．7MPa。本构关系采用的是Hognestad

4、建议的应力一应变关系。1．2结果分析通过图3荷载一挠度曲线及图4各测点荷载一应变曲线可知，无论在弹性阶段还是塑性阶段，有限元分析结果与试验结果吻合良好，曲线的发展趋势基图1自抗剪倒T型组合梁示意图本一致，数值最大误差在10．78％，说明所建立的有限元模型可以较真实地反映试验结构的情况。收稿日期：2015—04—23作者简介：赵滇生(1957一)，男，浙江义乌人，副教授，研究方向为钢结构、空间结构。16浙江建筑2015年第32卷==一=—10．25kN『^35kN鲁25kN善45kN邑35kN55kN、彩1P．．-．==45kN60kN一一·——●^^-55kN65k

5、N趟60kN67kN趟-_

6、．_1P士一一===～二：：65kN70kN72kN70kN78kN72kN2’74kN^一0．8—0．6一O4—0．200．2040．60．8—0．8—0．6—04—0．200．20．40．60．8测点距截面巾轴线的距离，m测点距截面中轴线的距离『ma)板厚60himb)bll05图6跨中截面荷载一应力分布图根据图6可知，厚度和宽跨比的增大可提高对更大。组合梁承载力，在加载初期，组合梁跨中的混凝土根据式(1)计算混凝土翼板厚为60、75、翼板应力沿宽度方向分布比较均匀；随着荷载增90mm和不同宽跨比时，不同荷载作用下的混凝土大，近似呈抛

7、物线分布；荷载越接近极限值时，截翼板有效宽度b，以M／M为横坐标，6／6为纵坐面发生应力重分布，翼板应力分布曲线又趋于均标，其中M．．为组合梁塑性极限弯矩，关系曲线见匀。说明弹塑性阶段的翼缘有效宽度比弹性阶段图7、图8。图7有效宽度随厚度的变化曲线图8有效宽度随宽跨比的变化曲线由图7可知，6／『】随着荷载增大，其变化趋势基试验研究结论一致，说明当}昆凝土翼板宽过大时，剪本一致。在M／M小于0．8左右时，不同板厚的有效力滞后效应变大，b增大很有限，6／6反而减小。与翼缘宽度值都非常接近。可见，这三种组合梁中性轴图7相比，中性轴在混凝土翼板内时，宽跨比b／l对都在混凝土

8、翼板内，截面进入弹塑性阶段后，混凝土翼板有效宽度的取值影响要比厚度大。翼板受拉部分开裂退出工作，混凝土翼板的有效厚2．3翼缘有效宽度的建议公式度其实近似于其受压区高度，故混凝土翼板厚度对根据以上分析，不同宽跨比b／l时，利用有限元有效宽度的取值影响不大。模型分析得到的弹塑性阶段6／6见图9，并拟合得分析图8可知，当b／1变大时，6／6随之减小。与到回归公式BBBBBBBBBB一一一一一一一一一一第11期赵滇生等：自抗剪倒T型钢．混凝土组合梁翼缘有效宽度的研究l2345678l79)4455667788O5O5O50O5由于在有限元分析中对混凝土板和内部钢筋6eu