不同连接程度下钢-混凝土组合梁的理论及试验研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：U44密级：公开UDC：624学号：152483不同连接程度下钢-混凝土组合梁的理论及试验研究研究生姓名：李文贤导师姓名：黄侨教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月1日二级学科名称桥梁与隧道工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席王文炜教授评阅人吴文清教授艾军教授2018年6月4日硕士学位论文不同连接程度下钢-混凝土组合梁的理论及试验研究专业名称：桥梁与隧道工程研究生姓名：李文贤导师姓名：黄侨教授THEORYANDEXPERIMENTALRESEARCHONSTEEL-

2、CONCRETECOMPOSITEBEAMSWITHDIFFERENTDEGREESOFSHEARCONNECTIONAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLIWen-xianSupervisedbyProf.HUANGQiaoSchoolofTransporationSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知

3、，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的

4、保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要钢-混凝土组合梁是由外露的钢梁与混凝土面板形成的组合结构。二者通过抗剪连接件相连接，使组合梁充分利用了这两种材料各自的优点，具有承载力高、刚度大、抗震性能好等特性，现已广泛应用于各种工程结构。抗剪连接件是将钢梁与混凝土翼板组合在一起共同工作的关键部件，其形成的抗剪连接作用是钢-混凝土组合梁充分发挥承载力的前提。规范将连接程度定义为组合梁所布置的栓

5、钉个数与完全抗剪连接栓钉个数的比值，本文针对不同连接程度的钢-混凝土组合梁进行了理论与试验研究，主要研究工作包括四个部分：（1）栓钉推出试验与不同连接程度组合梁静力抗弯试验研究。通过栓钉推出试件，探究了栓钉连接件的抗剪承载力与荷载-滑移关系；对不同连接程度的组合梁进行了静力破坏试验，结果表明，不同抗剪连接程度组合梁的静力破坏模式存在差别，组合梁的抗弯刚度、承载能力和变形能力均随抗剪连接程度的降低而降低；低连接程度组合梁的钢梁与混凝土板内产生了各自的中性轴，材料性能不能充分发挥。（2）考虑界面滑移与剪切变形的组合梁解析计算方法研究。建立控制微分方程，

6、得到了简支组合梁跨中集中荷载下挠度、滑移与应力的解析解；对比试验数据，验证了推导的正确性。讨论了组合梁界面剪切刚度的取值方法与对相关计算结果的影响，并将本文算法所得结果与既有的挠度、承载力计算方法进行了对比与分析。（3）组合梁实体有限元仿真模拟。采用通用有限元软件ABAQUS建立实体单元模型，对不同抗剪连接程度组合梁的受弯过程进行仿真模拟；对比试验结果，检验模型的正确性，并讨论了不同建模方法的影响。在此基础上，利用正交试验法与Python脚本编程建模，并进行了参数分析，结果表明，栓钉间距与直径对组合梁受力性能影响较大，长度与材料强度在所分析范围内几

7、乎没有影响。论文最终拟合了组合梁承载能力、滑移与连接程度的计算公式。（4）不同连接程度组合梁疲劳试验研究。通过对不同连接程度的组合梁进行疲劳破坏试验，对比其各项受力性能进行分析讨论；并基于实验结果，建立了疲劳荷载作用下不同连接程度的组合梁疲劳寿命预测方法。结果表明，抗剪连接程度对疲劳寿命的影响相对静承载力更为显著，在桥梁设计时需尽量使用完全抗剪连接组合梁。关键词：钢-混凝土组合梁；抗剪连接程度；试验研究；解析计算；界面滑移；疲劳；有限元分析。IAbstractAbstractSteel-concretecompositebeamiscomposit

8、estructureformedbysteelgirderandconcreteslab.Thetwopartsareco