不同剪力连接程度钢-混凝土组合梁的有限元分析

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1、第39卷第3期建筑技术开发Vo1．39，No．32012年3月BuildingTechniqueDevelopmentMar．20l2不：同剪力连接程度钢一混凝土组合梁的有限元分析雍洪宝(淮安市建筑工程检测中心有限公司，江苏淮安223001)[摘要]介绍钢一混凝土组合梁的有限元分析原理，建立了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式，提出了连接件的非线性有限元模型。采用大型有限元软件ANSYS对均布荷载作用下的钢一混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度下的应力、变形和滑移进行了分析。分析结果可用于组合梁实践应用中的连接程度优化选择。

2、[关键词]钢一混凝土组合梁；有限元；非线性分析；ANSYS[中图分类号]TU311．2[文献标志码]A[文章编号]1001—523X(2012)03—0005—03INVESTIGATIoNoFSTEEL．CoNCRETECoMPoSITEBEAMSWITHDIFFERENTSHEARCoNNECTIoNDEGREEBYFEMYongHong—baoThispaperpresentsthetheoryoffiniteclementmethodforsteel—concretecompositebeams，setthee

3、lementstiffnessmatrixoftheshearconnector，andestablishednonlinearfiniteelementmode1．Itinvestigatedthestresses，deflectionsandslipsofsteel—concretecompositesimplysupportedbeamswithdifferentshearconnectiondegreesunderuni~rmloadsbyANSYSsoftware．Theresuhsmaybeusedinth

4、edesignofsteel—concretecompositesimplysuppofledbeamstoselectanoptimalshearconnectiondegree．[Keywords]steel—concretecompositebeam；finiteelementmethod；nonlinearanalysis；ANSYSsoftware自20世纪50年代，我国在武汉长江大桥建设中1有限元分析原理及有限元模型首次应用了钢一混凝土组合结构以来，国内在钢一混1．1假设条件凝土组合结构的研究和应用方面，取

5、得了一系列重在钢一混凝土组合梁的许多问题上一直沿用弹大的理论和实践成果。随着计算机技术和数值计算性理论的设计体系¨，大量的试验和数值研究表方法的迅速发展，有限元法已成为众多研究者所接明“：在使用荷载作用下，钢梁处于弹性阶段和混受的方法之一。有限元法可以对各种因素加以模凝土翼缘位于应力～应变曲线的上升段时，由于剪拟，为试验研究提供合理的试验方案，也可以避免试力连接件的数量和强度，其剪切面受力已进入塑性验中次要因素的干扰。当然，有限元法的数学模型阶段。据此，本文采用了“混合法”——钢梁及与实际结构总存在差异，数学模型和数值

6、计算就成混凝土板采用线性模型、剪力连接件采用非线性模为决定有限元分析结果可靠程度的主要因素。本文型，并作下列假设：1)平截面假设；2)钢梁为理想弹采用弹簧单元模拟连接件，对有限元软件ANSYS进性体，混凝土翼板的应力处于应力一应变曲线的上行二次开发，对3种不同连接程度的简支组合梁进升段；3)钢筋混凝土翼板按实体面积计算，不扣除行了3种工况的数值分析，重点分析挠度的变化规其中受拉开裂的部分；4)不考虑界面的掀起作用；律及界面的滑移分布。5)承载力极限状态下，界面剪力均匀分布。I．2剪力连接的模拟收稿日期：2011—12—

7、151．2．1连接单元模型作者简介：雍洪宝(1969一)，男，江苏淮安人，毕业于南京工业大学，本科学历，高级工程师，准安市建筑工程检测中心有限公司根据钢一混凝土组合梁界面工作机理，采用三董事长，主要从事建筑工程检测和企业管理。个正交弹簧组成的界面单元，单元在空间有位置而5第3期雍洪宝：不同剪力连接程度钢一混凝土组合梁的有限元分析第39卷无几何体积，可以方便地插入于组合梁界面。界面应用于建筑工程、水利工程等领域。ANSYS用于连接单元未受力时位于同一空间点，但又分别为钢钢一混凝土组合梁的数值分析¨，能节约大量梁和混凝土板

8、的两个节点，连接单元三个方向上的试验资金，更有助于解决一些试验无法解决的弹簧同时具有拉压和扭转刚度。问题。1．2．2应变向量2．1组合梁算例设i、分别属于混凝土板和钢粱的两个节点，2．1．1组合梁受外力之前在空间上是同一点。连接单元的应变是均布荷载作用下的钢一混凝土简支组合梁，跨度指i、J分别在、Y0、0、方向位移的差值。为4II