钢—混凝土预制混合梁受弯性能试验研究

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1、钢-混凝土预制混合梁受弯性能试验研究FlexuralTestofPrecastHybridSteel-ConcreteBeam学科专业：土木工程研究生：牛四欣指导教师：张锡治研究员天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要现有预制混凝土框架结构仍存在湿作业量大、节点连接复杂、质量不易保障和屈服机制不可控等缺点。因此，研究一种连接简单、高效、可靠的预制混凝土构件间的连接方法，对推动我国装配式建筑技术的发展具有重要意义。钢-混凝土预制混合梁是一种新型预制装配式混合连接构件。该混合梁在梁长度方向由三部分组成，两端的钢梁段、梁中部的混凝土梁段和钢梁与混凝土梁

2、结合部，钢梁与混凝土梁的连接结合部按刚性连接设计。为研究两端固支的钢-混凝土预制混合梁在竖向荷载作用下受力性能，本文对两端固支的钢-混凝土预制混合梁的受弯性能进行了试验研究，并考察了钢-混凝土连接结合部对预制混合梁受力性能的影响，本文的主要研究工作和结论如下：1)进行了两端固支的钢-混凝土预制混合梁和普通预制混凝土梁在跨中加竖向荷载下试验研究，试验设计参数有：钢梁长度以及钢梁与混凝土梁的设计受弯承载力比。通过试验分析了两端固支的预制混合梁和预制普通混凝土梁在跨中竖向集中荷载作用下的裂缝开展、破坏模式、变形特性、受弯承载力、延性以及结合部的工作性能等

3、。试验结果表明：所有试件均发生弯曲破坏模式；预制混合梁跨中受拉区裂缝宽度和开展范围均比预制普通混凝土梁大，荷载位移曲线的下降段平缓，极限变形能力大，位移延性高，预制混合梁具有较高的承载能力和受弯性能。在整个受力过程中，钢-混凝土连接结合部未出现严重破坏，能够可靠的传递弯矩，工作性能良好。2)基于结构力学和虚功原理，对两端固支的预制混合梁的受弯承载力进行了理论分析，结果表明，预制混合梁受弯承载力理论值与试验值吻合较好。3)采用ABAQUS建立了两端固支的钢-混凝土预制混合梁和预制普通混凝土梁试件在竖向荷载作用下的精细化有限元模型，在有限元模型中考虑了

4、混凝土与钢材的几何和材料的非线性，并采用ABAQUS/Explicit动力显示求解技术。有限元分析结果表明：本文采用有限元模型和动力显示求解技术能够很好的预测混合梁荷载位移曲线、破坏模式和裂缝发展，具有较高的精度和可靠性。4)基于与试验结果验证的有限元模型，对钢-混凝土预制混合梁进行了共27个模型的变参数分析，深入分析了钢梁与混凝土梁受弯承载力比和钢梁长度对混合梁受力性能的影响，包括破坏模式、受拉损伤发展情况和极限承载力。最后在参数化分析的基础上，提出了预制混合梁钢梁段的最优化设计。关键词：装配式建筑，钢-混凝土预制混合梁，钢-混凝土梁结合部,固支

5、,受弯性能，有限元模型IABSTRACTTheexistingprefabricatedconcreteframestructurestillhasthelimitatonsoflargequantityofwetwork,complicatedjointconnection,poorqualityanduncontrollableyieldmechanism.Therefore,itwasofgreatsignificancetostudyasimpleandreliableconnectingmethodofbetweenprefabricat

6、edconcretememberstopromotethedevelopmentofprefabricatedbuildingtechnologyinourcountry.Thus,anoriginalprecastedhybridsteel-concretebeam(PHB)systemwitharigidconnectionwasdevelopedtoovercomethelimitationsofconventionalprecastedconcretebeamwithwetconnectionbetweentheprecastedbeama

7、ndbysupportedbycolumns.ThedevelopedPHBsystemhasthreedifferentsectionalongthelengthofhybridsteel-concretebeam:H-steelbeam,concretebeamandsteel-concretecompositepart.Toexaminetheefficiencyofconnectionandmechanismperformanceoffixed-endhybridsteel-concretebeam,theflexuralperforman

8、ceoffixedendhybridsteel-concretebeamweretestedundermonotonico