【摘要】：鋼-混凝土組合梁由兩種不同特性的材料組成,在長期荷載作用下,混凝土?xí)粩喈a(chǎn)生收縮和徐變,而鋼梁沒有這種現(xiàn)象,兩種材料的時變特性差異導(dǎo)致組合結(jié)構(gòu)截面應(yīng)力產(chǎn)生重分布,從而引起結(jié)構(gòu)過量的附加變形,對于大型、復(fù)雜的鋼-混凝土組合梁超靜定結(jié)構(gòu),混凝土收縮徐變會進(jìn)一步引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布,隨著鋼-混凝土組合梁在連續(xù)橋梁中的應(yīng)用逐漸增多,混凝土?xí)r變效應(yīng)影響的計(jì)算已經(jīng)成為鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽視的內(nèi)容,為此,本文采用理論分析的方法,對兩跨鋼-混組合連續(xù)梁結(jié)構(gòu)在長期荷載作用下的工作性能進(jìn)行了分析和研究,主要研究內(nèi)容和成果如下:1、基于換算截面法,采用按齡期調(diào)整的有效模量法分析了混凝土收縮徐變對組合梁長期性能的影響,推導(dǎo)了支反力和開裂范圍的長期變化公式,分析了混凝土開裂范圍發(fā)展規(guī)律和中支座支反力變化情況,對比分析了考慮開裂和不考慮開裂兩種情況下組合梁的撓度變化,計(jì)算表明,不考慮開裂會過高的估計(jì)中支座支反力的負(fù)彎矩作用,使得撓度計(jì)算值偏小。2、對比分析了已有組合梁懸臂結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究結(jié)果,本文計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,表明根據(jù)換算截面法,采用按齡期調(diào)整的有效模量法可以對完全連接的組合梁進(jìn)行可靠的分析。通過對收縮徐變進(jìn)行分離計(jì)算發(fā)現(xiàn),收縮作用對組合梁的影響要顯著于徐變作用,對于懸臂梁,收縮使梁端撓度上升,徐變使梁端撓度下降;對于連續(xù)梁跨中撓度,收縮徐變同時使跨中撓度增加。3、應(yīng)用組合梁的滑移效應(yīng)分析理論,通過求解兩跨鋼-混凝土組合梁的短期微分方程和長期增量微分方程,得到短期荷載作用下不同連接程度對組合截面的滑移量、截面內(nèi)力的影響規(guī)律;研究了長期荷載作用梁端滑移量隨時間變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)截面內(nèi)力的變化規(guī)律和長期撓度發(fā)展規(guī)律。分析表明:結(jié)構(gòu)的短期撓度隨連接程度的增強(qiáng)而減小,由于滑移削弱了混凝土的收縮作用,組合梁長期撓度增量隨連接程度的減弱而減小,混凝土板和軸力力偶承擔(dān)的截面彎矩隨時間減小,鋼梁承擔(dān)的彎矩隨時間不斷增加,因而結(jié)構(gòu)的撓度不斷增長。4、通過對不同參數(shù)的模型進(jìn)行大量計(jì)算,研究了環(huán)境濕度、加載齡期、砼-鋼梁剛度比、連接程度和荷載等級這五個因素對組合梁長期性能的影響,不同因素對組合梁的開裂范圍、支反力、撓度變化等產(chǎn)生不同程度的影響,研究發(fā)現(xiàn):環(huán)境濕度和混凝土齡期的增加可以有效的推遲開裂時間和減小開裂范圍,從而減小結(jié)構(gòu)長期撓度;連接程度越弱,結(jié)構(gòu)短期撓度越大,長期撓度增量由于滑移削弱了收縮作用而減小。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441
【圖文】：

圖 1.1 鋼-混凝土組合梁初始階段主要發(fā)展歷程隨后到 20 世紀(jì) 40 年代到 60 年代這二十多年時間里，鋼-混凝土組合梁的研究發(fā)展邁上新臺階，西方不少技術(shù)先進(jìn)的國家在這一時期對鋼-混凝土組合梁不斷開展相關(guān)試驗(yàn)研究，并制定了相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范與規(guī)章，從而加強(qiáng)了組合梁工程應(yīng)用的規(guī)范要求。在 1943年，愛國者聯(lián)盟盟校創(chuàng)世成員里海大學(xué)進(jìn)行了關(guān)于槽鋼連接的鋼-混凝土組合梁試驗(yàn)研究。在 1951 年，不完全交互作用理論首次被 Newmark 等人提出，該理論在計(jì)算組合梁時加入了對滑移效應(yīng)的考慮。1954 年，針對栓釘抗剪連接件構(gòu)造，Viest 等人對其進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。隨后進(jìn)入 20 世紀(jì) 60 年代至 80 年代，鋼-混凝土組合梁的發(fā)展更加成熟，這一時期主要提煉總結(jié)已有研究成果和應(yīng)用資料，將其凝練到規(guī)范條文中，對鋼-混凝土組合梁相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程不斷完善，促進(jìn)了組合梁更廣泛的推廣與應(yīng)用。在這一階段，鋼-混凝土組合梁的研究內(nèi)容得到進(jìn)一步擴(kuò)展，由原先的簡支組合梁發(fā)展到連續(xù)組合梁，由組合梁靜力性能研究擴(kuò)展到了動力性能研究，由不考慮滑移的完全連接

圖 2.4 兩跨連續(xù)梁跨徑及截面示意圖表 1 鋼-混凝土組合梁模型計(jì)算參數(shù)(連續(xù)梁)砼寬度bcDssIssAsr1Asr1dsr2Asr2d0.6m 0.06m 1130e-8m426.13e-4m21.13e-4 m20.02m 1.13e-4 m20.04m單跨徑 lssdtkfcEsE RHsBcukf4m 0.15m 2.01e6Pa 3e10 Pa 2e11 Pa 60% 0.088m 3e7 Pa為了驗(yàn)證數(shù)值分析的結(jié)果，對文獻(xiàn)[4]中的懸臂梁試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶凑毡疚乃捎玫慕孛娣治龇▽ζ溥M(jìn)行短期和長期分析，文獻(xiàn)[4]中的試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)形式如圖 2.5 所示，跨徑布置為2m+1m+2m 的形式，采用靜力堆載的形式在懸臂端施加 q=1.94kN/m 的均布荷載，在主梁懸臂端施加 P=2.02kN 的集中荷載來模擬實(shí)際橋梁的運(yùn)營荷載水平，試驗(yàn)?zāi)Ｐ途唧w參數(shù)參數(shù)如表 2 所示，其中試驗(yàn)相對環(huán)境濕度為 67%，混凝土板采用 C30 砼，混凝土采用雙層布筋的形式：

圖 2.4 兩跨連續(xù)梁跨徑及截面示意圖表 1 鋼-混凝土組合梁模型計(jì)算參數(shù)(連續(xù)梁)砼寬度bcDssIssAsr1Asr1dsr2Asr2d0.6m 0.06m 1130e-8m426.13e-4m21.13e-4 m20.02m 1.13e-4 m20.04m單跨徑 lssdtkfcEsE RHsBcukf4m 0.15m 2.01e6Pa 3e10 Pa 2e11 Pa 60% 0.088m 3e7 Pa為了驗(yàn)證數(shù)值分析的結(jié)果，對文獻(xiàn)[4]中的懸臂梁試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶凑毡疚乃捎玫慕孛娣治龇▽ζ溥M(jìn)行短期和長期分析，文獻(xiàn)[4]中的試驗(yàn)梁結(jié)構(gòu)形式如圖 2.5 所示，跨徑布置為2m+1m+2m 的形式，采用靜力堆載的形式在懸臂端施加 q=1.94kN/m 的均布荷載，在主梁懸臂端施加 P=2.02kN 的集中荷載來模擬實(shí)際橋梁的運(yùn)營荷載水平，試驗(yàn)?zāi)Ｐ途唧w參數(shù)參數(shù)如表 2 所示，其中試驗(yàn)相對環(huán)境濕度為 67%，混凝土板采用 C30 砼，混凝土采用雙層布筋的形式：

【參考文獻(xiàn)】

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8 嚴(yán)媛s

本文編號：2762257