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考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁剪力滞研究

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  • 【题名】:考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合箱梁剪力滞研究
  • 【年度】:2018
  • 【作者】:李哲
  • 【关键词】:钢-混凝土组合箱梁  剪力滞效应  滑移效应  能量变分法
  • 【摘要】:钢-混凝土组合箱梁是通过剪力连接件将钢梁和混凝土板连接成一个整体,共同承担荷载的一种新型组合结构,二者相互作用能够使材料充分发挥各自的优势,所以具有力学性能突出、经济效益明显和使用范围广泛等优点。在竖向荷载作用下,作为组合箱形梁其翼板明显会存在剪力滞效应,多数情况下抗剪连接构件几乎无法做到完全刚性,从而无法避免的导致组合箱梁结构中混凝土板和钢梁的接触界面在受力变形时发生界面滑移现象,使得组合箱梁内的应力重新分布,因此本文考虑界面滑移效应对钢-混凝土组合箱梁剪力滞影响的研究具有一定的理论意义和应用价值。本文对钢-混凝土组合箱梁进行理论分析,主要工作及结论如下:(1)采用能量变分法,在换算截面的基础上应用了位移叠加法建立了控制微分方程组,根据典型边界条件及荷载工况从而推导出考虑界面滑移和剪力滞双重效应下的应力与挠度解析式。(2)结合具体算例应用有限元分析软件ANSYS,建立了简支组合箱梁在集中荷载作用下及悬臂梁在均布荷载作用下,考虑滑移效应和不考虑滑移的有限元分析模型;求解出简支组合箱梁和悬臂组合箱梁在特定荷载工况下不考虑滑移效应和考虑滑移效应的翼板纵向应力的有限元数值解,通过与公式解对比分析表明组合箱梁上、下翼板存在明显的剪力滞后现象且符合剪力滞分布规律,解析解与数值解基本吻合,验证了所推导的计算不考虑滑移和考虑滑移效应下组合箱梁剪力滞效应解析解计算公式的正确性和适用性。(3)结合算例,对考虑滑移和不考虑滑移情况下组合箱梁中混凝土板、钢底板中应力解析值进行对比分析。分析表明考虑滑移时简支组合箱梁跨中截面混凝土顶板和钢底板的应力最大值与不考虑滑移时相比,降低了18.28%和6.24%;考虑滑移时悬臂组合箱梁固定端截面混凝土顶板和钢底板的应力最大值与不考虑滑移时相比,降低了4.81%和3.21%。综合可见在误差允许的范围内,组合箱梁在受力变形时滑移效应在一定程度上使其内部的应力发生了重新分布,使钢腹板和混凝土板之间的约束作用减弱,进而导致了剪力滞效应降低。
  • 【分类号】:TU398.9
  • 【学位名称】:硕士
  • 【导师名称】:丁南宏,吕世友
  • 【学位授予单位】:兰州交通大学
  • 【学位年度】:2018
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