钢-混凝土组合梁双层梁有限元分析方法

首先提出钢－混凝土组合梁的双层梁有限元分析方法，推导了考虑滑移的剪力连接件单元刚度矩阵，利用本方法计算了简支组合梁在荷载作用下的挠度、应力以及滑移分布，计算结果与实验结果一致，证明本方法分析钢－混凝土组合梁的正确性和实用性。     

部分剪力连接钢-砼简支组合梁变形计算

由于组合梁交界面滑移的存在，随着剪力连接程度的降低，部分剪力连接钢-砼组合梁变形会显著增加，精确计算也变得非常困难和复杂，本文在曲率微分方程和滑移应变微分方程的基础上，采用两种不同的方法，建立了精确计算部分剪力连接钢-砼简支组合梁变形的一般公式，得出了部分剪力连接简支组合梁的变形和附加变形与剪力连接程度系数之间的关系与规律，公式简单，实用，对其它类型的部分剪力连接组合梁变形分析也具有很高的指导意义。     

一种计算组合梁徐变和收缩效应的新方法

为准确方便计算钢-混凝土组合梁徐变和收缩效应,预估组合梁的长期力学性能,采用直接法推导了组合梁材料换算系数、徐变调整系数和收缩调整系数,获得组合梁时随应力公式,可根据材料力学中单一材料的力学公式计算组合梁截面应力.算例分析表明:采用直接法计算组合梁截面纤维应力结果与采用内力分配法计算的结果符合性很好.直接法适用性非常广,适用于正弯矩下的简支组合梁、框架组合梁和预应力组合梁等,根据不同的约束形式和荷载类型给定组合梁截面形心处的内力值,可计算相应的时随调整系数、截面应力和应变.该方法简单实用,是对组合梁长期力学计算方法的一种有效补充,可直接应用于工程实用计算.     

考虑荷载长期作用时型钢-混凝土组合梁的变形

用考虑收缩、徐变和交接面滑移后的组合梁长期挠度计算方法对实际工程中的两根典型组合梁进行了长期挠度计算,并将岩土工程分析软件FLAC3D应用于组合梁的滑移面模拟,对计算数据、现场实测数据及计算机模拟分析结果进行了分析比较. 实测及计算结果均表明,用现行规范中的计算方法将使组合梁的长期挠度计算值偏小,本文的研究方法可以用来计算组合梁的长期挠度. 根据分析结果,提出了对组合梁在设计及施工时的一些建议.     

组合梁应力幅指标的参数分析及其应用

为判断和控制组合梁的疲劳破坏形态，分析了组合梁的截面尺寸、混凝土强度等级、剪力连接程度以及荷载幅值等参数对应力幅指标λ的影响，结果表明：并非所有不完全剪力连接组合梁都只发生栓钉剪坏的疲劳破坏，有时剪力连接程度γ很低的组合梁也可能存在钢梁拉裂的疲劳破坏形态。而且由于完全剪力连接组合梁的计算应力幅指标较大，也可能导致发生栓钉剪坏的疲劳破坏。组合梁的疲劳破坏形态取决于计算应力幅指标与钢梁各个构造细节相应的界限应力幅指标[λ]的相对大小。     

组合梁考虑滑移效应的理论分析

钢-混凝土组合梁的刚度和挠度分析因可能受到两者界面的相对滑移影响而十分复杂.针对组合梁受界面滑移效应的影响,进行了静力线弹性分析,提出了组合梁挠度计算的二阶算法,分别建立了关于组合梁考虑滑移效应的挠度和层间相对滑移的二阶常微分方程,给出了相应的边界条件,求得了简支梁、悬臂梁、两端固定梁和一端简支一端固定梁4种不同边界条件组合梁在不同荷载作用下的层间相对滑移和挠度的理论精确解,并给出了组合梁受层间滑移效应影响的内力计算.通过与组合梁挠度计算高阶算法的对比,二阶算法简化了组合梁考虑滑移效应的挠度计算,给出了相对全面的计算结果.     

钢与混凝土组合梁的扭转及极限分析方法

对钢与混凝土组合梁扭转进行了探讨，提出了以开口薄壁杆件的约束扭转理论为基础的扭转极限分析方法，首先，对组合梁扭转问题进行了讨论，确定其分析方法，将组合梁计算截面进行等效，以便于利用开口薄壁杆件的约束扭转理论对其分析，并示意了等效截面在约束扭转力矩作用下的应力分布情况，提出了组合梁扭转的近似上下限分析方法，其中，前者计算简单，适用于设计，而后者较为繁琐，可作为前者的一个校验标准，最后，通过例题将这2种方法进行了演示。     

角钢连接件木-混组合梁变形计算方法研究

为了研究角钢连接件木-混组合梁在静载作用下变形规律,本文进行了3组木-混组合梁静载试验,考察了木-混组合梁的变形发展过程,得到了组合梁跨中的荷载-挠度曲线、组合梁界面滑移沿梁长分布.通过分析界面滑移对组合梁刚度的影响,在参考钢-混组合梁变形计算的一般公式基础上,将其应用于木-混组合梁变形计算,并将该方法与目前常用的换算截面法进行对比分析.试验结果表明:角钢可以作为连接件用于木-混组合梁,组合梁界面滑移值从梁端向跨中逐渐减小,但不符合线性关系,界面滑移值沿跨中截面对称.采用换算截面法和采用考虑界面滑移的挠度计算一般公式的挠度计算值均比实测值小,但采用考虑界面滑移的挠度计算一般公式的挠度计算值与实测值之比值稳定在0.8左右.     

简支钢混凝土组合梁承载力的非线性有限元分析

简支钢混凝土组合梁的承载力是组合梁最重要的性能之一.本文分别考虑了钢材和混凝土材料的非线性性能,弯筋剪力连接件的非线性关系,采用非线性有限元方法对4根简支钢混凝土组合梁进行了受力全过程的计算分析.并将计算结果与有关的实验结果进行了对比分析.分析结果表明,采用本文的非线性计算模型和计算方法与实验结果较为吻合,验证了采用非线性有限元方法分析钢混凝土组合梁的可靠性.     

部分剪力连接钢-混凝土组合梁变形计算的组合系数法

为准确计算部分剪力连接组合梁在考虑滑移效应时的挠度,在对组合梁变形计算的既有方法进行综合评述的基础上,提出了新的计算方法--组合系数法.采用应力等效的简化方法,分别推导了无剪力连接和完全剪力连接组合梁的组合系数,并采用插值方法建立了部分剪力连接组合梁的组合系数.利用该法进行了大量算例的计算,计算结果与理论解析方法和试验结果吻合良好.组合系数法不需要进行换算截面的计算,而且将无剪力连接、部分剪力连接和完全剪力连接组合梁的计算方法统一起来.组合系数法形式简单,物理意义明确,计算结果能够满足工程精度要求.     

一种计算支座约束影响下连续组合梁徐变次内力的解析方法

为合理方便地计算支座约束影响下连续组合梁的徐变效应,预估组合梁长期力学性能,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,分解了连续组合梁截面应力重分布和结构支座约束内力重分布的耦合关系,推导了连续组合梁在支座快速约束和缓慢约束两种情况下的徐变次内力解析公式,并通过理论和数值方法对算例进行分析.计算表明:徐变对支座沉降约束起有利作用,组合梁徐变次弯矩受截面内部应力重分布影响,受重分布系数控制,随组合梁截面混凝土与钢梁的刚度比变化,内部应力和外部内力相互影响,且与徐变系数和老化系数相关.采用该方法可较方便地计算连续组合梁在支座约束变化下的内力,公式推导建立在清晰的力学基础上,计算结果能较有效地反映组合梁力学特征,是对组合梁长期力学性能计算方法的一种有效补充.      

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

钢-混凝土组合梁刚度的研究

考虑到存在于钢梁和混凝土之间的相对滑移效应使钢—混凝土组合梁变形增大,刚度降低,按现行换算截面法计算组合梁的刚度未能考虑滑移效应,导致刚度计算值偏大,用于变形验算偏于不安全,该文建立了考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁短期和长期刚度计算公式,并建立了刚度折减系数的简单实用表达式,长期刚度公式还考虑了混凝土徐变系数和收缩的影响。根据该短期刚度计算公式得到的组合梁挠度计算值与实测结果吻合良好。该刚度公式不仅适用于完全剪力连接组合梁,而且适用于部分剪力连接组合梁。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区板裂缝的研究

对四根反向加载钢—混凝土简支组合梁和两根两跨连续钢—混凝土组合梁进行了试验研究，对组合梁负弯矩区的工作性能进行了探讨。结果表明，配筋率、力比及栓钉连接件间距是影响负弯矩区混凝土板裂缝宽度的主要因素。在试验研究的基础上建立了钢—混凝土组合梁负弯矩区平均裂缝间距和裂缝宽度计算公式。根据文中建议公式所得到的计算结果与实测值吻合较好。研究成果已应用于工程设计     

组合梁钢框架与地基基础的共同作用分析

在简化计算组合梁的基础上，利用ANSYS有限元程序对组合梁钢框架与地基基础的共同作用进行了建模计算，讨论了不同基础形式和刚度对上部框架的影响，以及按组合框架与按纯钢框架计算的差别。分析结果表明，基础变形对组合梁钢框架的内力重分布的影响是显著的；与不考虑组合作用的计算方法相比，按组合框架计算不仅使竖向荷载作用下中间支座处梁截面负弯矩大幅度下降，有利于支座节点的设计，同时也使整个结构的刚度提高，解决了水平荷载作用下钢框架本身过于柔弱、层间位移难以控制、底层柱子弯矩过大的问题；此外，考虑组合作用加大了对基础变形的约束，也使基础沉降差异引起的上部结构的次生应力变小。     

钢-混凝土组合梁考虑长期效应影响下的挠度计算与分析

钢-混凝土组合梁截面的应力和挠度会受到组合梁翼缘剪力滞效应的影响.综合考虑组合梁的剪切变形、层间滑移、剪力滞效应及混凝土的长期受力特性,利用能量变分原理推导了钢-混凝土组合梁在长期荷载作用下挠度控制微分方程.通过建立短期荷载作用下的ANSYS有限元模型(FEM)与长期荷载作用下的MIDAS FEM,提取MIDAS FEM计算结果中关于混凝土收缩变形和徐变作用下组合梁挠度数据,叠加至ANSYS FEM计算出的短期荷载作用下组合梁的挠度值,即可得到长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的总挠度值,其结果与本文理论挠度计算值吻合度良好.为了进一步分析剪力滞效应的影响,引入简支组合梁的试验算例,分析了是否考虑剪力滞效应组合梁挠度的变化情况.最后以简支组合梁为例,分析组合梁支点与跨中处混凝土板的有效宽度系数受宽跨比的影响程度,并与中国规范计算方法进行比较.结果表明：混凝土板的有效宽度系数随宽跨比的增大而减小,支点处的有效宽度相对于跨中处较小,计算值与规范值误差不超过5.12%.     

钢与混凝土组合梁非线性全过程分析

对钢与混凝土组合梁进行全过程非线性分析,更进一步明确组合梁不同受力阶段的工作特性,为组合梁的非线性设计方法提供理论分析手段·针对钢与混凝土组合梁本身结构及受力性能的复杂性,以数值积分方法为基础,考虑材料非线性,提出了一个钢与混凝土组合梁从加载直至破坏的全过程非线性分析模式,编制计算程序,给出其弯矩与曲率、荷载与变形的关系曲线·将组合梁的承载力及变形的计算结果与试验结果对比,二者吻合良好·     

波形钢腹板混凝土组合梁挠度计算的初参数法

为准确计算波形钢腹板混凝土组合梁的挠度,推导了考虑剪切变形影响的波形钢腹板混凝土组合梁的挠曲线初参数方程.首先分析了波形钢腹板混凝土组合梁截面上剪应力的分布特点,得到了腹板剪应力的简化计算公式;然后推导了其挠曲线的初参数方程,提出了组合梁挠度的计算方法,进而对承受跨中集中荷载、两点对称荷载和均布荷载等3种典型荷载作用下的波形钢腹板混凝土组合梁的挠度进行分析,并将其结果与试验实测值、有限元结果进行比较,验证了文中理论方法的准确性和适用性;最后利用文中理论方法和有限元方法分析了跨高比和宽高比对波形钢腹板混凝土组合梁剪切变形的影响,并给出了波形钢腹板混凝土组合梁挠度计算是否需要考虑剪切变形影响的跨高比界限建议值.     

考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法

利用考虑滑移的钢混凝土组合梁单元,建立了考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法.在粘结剪力和滑移微分控制方程的基础上,建立了关于组合梁单元杆端未知力的力法方程.在力法方程的基础上,给出了组合梁单元的刚度矩阵、杆端位移向量及杆端荷载向量并建立了刚度方程.为验证有限单元法的正确性,对试验梁进行了跨中挠度、沿梁高应变分布及梁端滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的考虑滑移的钢混凝土组合梁有限单元法与试验值吻合较好,计算结果可靠.