钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析

《钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第46卷第8期人民长江Vo1．46．No．82015年4月Yah【gtzeRiverApr．，2015文章编号：1001—4179(2015)08—0050—06钢一混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析胡少伟，喻江2(1．南京水利科学研究院材料结构研究所，江苏南京210024；2．河海大学土木与交通学院，江苏南京210098)摘要：双箱钢一混凝土组合梁结构是一种新型钢一混凝土组合结构，具有较好的应用前景。为研究该种组合梁的结构性能，并分析其强度和刚度的主要影响因素，设计了两根组合梁模型进行试验研究。通过测试其跨中截面应变、纵

2、向挠度、承栽能力等参量来分析该组合梁的荷载应变曲线、荷载挠度曲线等。借助有限元软件ANSYS建立了组合梁的三维空间有限元模型，考虑材料非线性，对该组合梁模型进行了有限元分析。分析结果与试验结果的比较分析表明，两者吻合良好，表明该研究对工程应用具有一定的指导作用和参考价值。关键词：双箱组合梁；试验研究；有限元模拟；对比分析中图法分类号：TV335文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．08．013钢-混凝土组合结构经过近100a的研究和发展，助商业软件ANSYS13．0来模拟组合梁的

3、受力过程，因其具有良好的受力性能已广泛应用于交通工程、桥最后对试验测试结果和有限元模拟加以对比分析。梁工程、高层建筑工程等领域。钢箱．混凝土组合梁是1试验概况在钢管混凝土和钢箱梁基础上发展起来的新型结构。韦芳芳等通过试验研究及有限元分析法对部1．1模型梁设计及制作分剪力连接的钢一混凝土组合梁进行了研究。文献为了深人探究双箱钢。混凝土组合梁结构的力学[4]借助有限元软件ANSYS对预应力高强钢．混凝土性能指标，本次试验共设计了2根模型梁试件，编号分组合梁进行了有限元分析，并得出通过有限元法可以别为CB一62、CB-63。商品高

4、强混凝土(标号C60)被选代替部分试验研究的结论。杨洋等利用ANSYS软件作为模型梁混凝土翼板，翼板内布置箍筋和纵向钢筋建立了钢．混凝土有限元组合梁模型，并对其进行了作为构造钢筋。其中，纵筋采用热轧光圆钢筋材料非线性分析。莫时旭等对单箱钢．混凝土组合梁(HPB235cDlO)，箍筋采用热轧圆盘条(HPB235cD8@结构的受力性能进行了有限元分析，主要探讨了强200)。双箱钢梁选用Q235一B板材，其厚度均为10度、刚度对其受力的影响。E1．Lobody等采用有限元法mil，通过焊接制作成上端开口的双箱型钢梁。中15对钢-混

5、凝土组合箱梁进行了模拟分析与研究。文mm@95mm的帽型栓钉被用作为剪力连接件。根据献[8]通过建立三维实体单元，对考虑滑移效应的钢．设计计算，采用完全剪力连接形式，相邻焊钉间距167混凝土组合箱梁进行了有限元计算分析。mm一121。模型梁尺寸及构造细节详见图1。双箱组目前，上述研究主要对“I”型截面组合梁、单箱型合梁试件加工制作过程如图2所示。组合梁进行了有限元模拟分析和试验研究，本文在国1．2试验装置及测点布置内外学者研究的基础上，提出了一种新型的双箱钢-混凝土组合梁结构。通过开展试验研究，测试其应变、纵根据简支组合梁结

6、构的几何特点和受力特性，取向挠度、承载能力等参量，进而分析该组合梁结构的荷一半进行研究。试验加载装置如图3所示，图3(a)为载．应变曲线、荷载．挠度曲线等力学性能指标。并借模型梁试件CB．62跨中加载装置实物图，图3(b)为模收稿日期：2014—09—06基金项目：国家杰出青年基金(51325904)；国家自然科学基金(512791l1)作者简介：胡少伟，男，教授，博士生导师，主要从事水工结构方面的研究。E—mail：hushaowei@nhri．corn52人民长江2015丘表1材料几何参数mm试件抗压弹性模量抗拉弹性模量

7、立方体抗压强度抗拉强度材料编号E(×103)E(×l0)¨5。^：⋯弹性模量屈服应变屈服强度极限强度—一2500r卜—～—～—’—————二▲nq舶g。^u．名称类型钢材材料E。(×103)／MPa8f／MPA／MPa删oo·．．。。_■舶Mu髫soo——．一——————·———一二：：；讹Mut———◆———◆———◆———1．———_．+0．8Mu一1000——————·～——～二0．9Mu_一5。()。0#{：一：：：三___；～：jj～耋三：：三j一‘‘舶“●一—●—⋯———～一●一～=：oo2ou30U400bOU

8、bUU100距中心距离／rm1．4加载方案(b)试件CB63(Mu=550kNm)用油压伺服机控制千斤顶对试件进行加载，模型图5混凝土翼板顶面应变分布梁CB-62采用单个千斤顶(量程0～1000kN)于跨中变变化逐渐紊乱，表现出中间大边缘小的特点。当试分级加载，而模型梁CB-63则采用两个