钢-混凝土组合梁收缩徐变分析方法

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1、陈哲武等：钢一混凝土组合梁收缩徐变分析方法45DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．07．017钢一混凝土组合梁收缩徐变分析方法陈哲武，张鲲鹏(浙江大学建筑工程学院。杭州310058)【摘要】钢一混凝土组合梁通过剪力连接件将钢梁和混凝土板连接在一起共同工作，其中钢材主要受拉应力，混凝土主要受压应力，能发挥两种材料各自的性能优势。对于钢一混凝土组合梁，混凝土板的收缩徐变导致结构的内力重分布。文中基于平截面假定推导出杆系单元下的组合梁混凝土收缩徐变效应的有限元分步计算公式；同时采用通用有

2、限元软件ANSYS建立某试验梁的有限元模型，对试验梁进行收缩徐变效应计算，将ANSYS有限元计算结果与分步计算公式结果和实测数据对比分析。【关键词】钢与混凝土组合梁；混凝土收缩徐变；应力重分布；有限元模拟【中图分类号】TU375．1【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)07—0045—030引言可／to-(tj)[()。)]+芝一(ti_1,tj)]+△8组合结构诞生于20世纪初期，当时出于抗火需j=l要，在钢梁外侧包裹混凝土形成型钢混凝土梁。由于tH)(1)钢一混凝土组合结构具有许多

3、优点，各国进行了大量式中，Ao-(tj)是时刻tj的应力增量；△。(t，t)的研究。是t到t时间段的收缩应变增量；E(tj)是时刻tj的1951年，美国的纽马克等人提出了求解组合梁交弹性模量。轴向力增量为／tN(t，t)=△(t，界面剪力的微分方程求解法。1975年，约翰逊提出部分抗剪组合梁的极限抗弯承载力可以根据完全抗剪t)A，(1)式可写成连接组合梁进行线性插值确定。(ti,ti-1)=[1+(ti,ti-1，20世纪30年代，狄辛格提出混凝土收缩徐变所导致混凝土与钢筋截面应力重分布与结构内力重分AN

4、(tj)())]+芝一(ti_1,tj)]+△，布计算的微分方程解。1967年，特罗斯特教授引入了j=l当时他称为松弛参数的概念，提出了由徐变导致的应t)(2)力变化与应变变化之间关系的代数方程表达式。1972同理可以写出截面曲率增量△K(t，t)与截面年巴赞特对特罗斯特的公式进行了严密的证明。弯矩增量／tM。。(t，t)之间的关系：1杠系有限元逐步分析法为了便于利用有限元方法逐步分析计算混凝土(ti,ti-1)=[1+(ti,ti-1收缩徐变产生的结构变形和内力，将整个分析过程分。。)]+i-IAM(t

5、j)()为n个时间段。其中第i个时间段为tH—t(i=1，2，一(ti_1,tj)]+△，3⋯⋯)，其中t。为加载的初始时刻，t为收缩徐变分t)(3)析的最终时刻。对于混凝土板梁单元，利用TB法，引入按龄期调整徐变弹性模量E(t，t)和系数在第i个时间间隔内由于混凝土收缩徐变产生的应力增量与应变增量关系为：叼(t，t)：A6Eti)tic,(￡，￡一。)=：!；[1+(f，￡一。)p(f，-i)=丽(4)[3]李之中，卢薇．模型模拟试验方法的探讨[J]．山西机械，[6]MurphyG．Similitude

6、inengineering[M]．NewYork：Ronald2001，(1)：23—24．Press．1950．[4]仵锋锋，曹平，万琳辉．相似理论及其在模拟试验中的应用[J]．长沙：采矿技术．2007，7(4)：64—66．[收稿日期]2015—04—01[5]／I·M·谢多夫．力学中的相似方法与量纲理论[M]．北京：[作者简介]张鲲鹏(1993一)，男，合肥人，硕士研究生，从事科学出版社，1982．有限元理论及运用研究。低温建筑技术2015年第7期(总第205期)数。由于采用的是线性徐变理论，所以c

7、=0，C，=1。叼(ti,ti_1)=[(f，)一(ti_1,tj)]又因为不考虑温度对徐变的影响，所以C=0，最后徐(5)变准则可简化为：对结构中任一混凝土梁单元的两端节点i和-『△=Cl6At=Cl(+)At施加固定约束，使其在第i个时间间隔内节点位移增=Cl[s+(￡，r)]At(10)量保持为0，即△(t，tH)=0，AK。(t，t)=0，可△8△s得收缩徐变产生的节点等效力为：C1一[s。+(￡，Jr)占]At一[s+(t，)]At△△／11、△。(f一t)=一∑77(t—t)一一一一[+(t，

8、f)8]At一[1+(t，r)]AtAN(ti)一E(tf—t1)AAes(tf—tl—1)(6)根据式(11)，时间步长△的取值根据计算的需要AMo(t—tH)：一∑n(t；一t)取，徐变系数(t，r)和徐变系数变化量△，可根据相关规范进行取值。AM(ti)一E(t—t—1)IoAKs(tf—t—1)(7)3组合梁实例分析由以上二式考虑单元规定的坐标系即可形成单根据文献[3]曾经对两根组合梁进行试验跟踪。元收缩徐变荷载列阵。