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和相关试验结果进行了对比,进一步验证了滑移效应对弹性抗弯承载力计算影响较大及在极 240 限抗弯承载力计算中忽略界面滑移影响的合理性。 Seracino 等[16]在对现存桥梁中组合梁的最大承载力及耐久性的评估过程中，指出采用完 全抗剪连接对这些组合梁进行评估是偏于不安全的，而只有采用部分抗剪分析理论考虑滑移 影响才能反映组合梁真实性能。因此提出PIFP（partial-interaction focal point）这一新概念， 简化了部分抗剪连接分析理论，建立了可以由容易获得的完全抗剪连接标准参数中计算出部 245 分抗剪连接弯曲应力的简化过程。由于部分抗剪连接会增加组合梁截面上的弯曲应力，进而 可能会增大混凝土板中的拉应力，引起混凝土板过早开裂，同时可能会降低钢构件的疲劳寿 命。因此，在设计组合梁尤其是评估现存组合梁结构中，必须考虑部分抗剪连接所产生的组 合梁截面的弯曲应力，对此上述简化过程将会显示出其巨大的优越性。 蒋秀根等[17]在考虑滑移效应对钢-混凝土组合梁弹性应力计算影响的研究中，为了对考 250 虑滑移效应时钢-混凝土组合梁的截面应力进行分析，假定截面总弯矩由整体弯矩和局部弯 矩组成，从而建立了钢-混凝土组合梁考虑界面滑移效应后的截面整体弯矩、局部弯矩、截 面弹性应力和屈服弯矩的计算模型，并给出了组合梁的截面弹性应力和屈服弯矩计算公式 即： 钢梁局部弯矩为： M d I M hI d h EI M EIs s LS ξ ξ 0 0 = ⋅ ⋅ = （38） 混凝土翼缘板局部弯矩为： M d I M hI d h EI M EI E c E c LC ξ α ξ α 0 0 255 = ⋅ ⋅ = （39） 其中， c s d = y + y 0 为混凝土翼缘板和钢梁的形心距； 截面整体弯矩为： M d h EI EI M M M M M M C s L L L G ⎟ ⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎜⎝ ⎛ = − = − − = − 0 1 ξ 0 （40） 其中， c E s EI = EI α + EI 0 （41） 钢梁翼缘应力为： s s L G G s y I M y I M s s σ = + （42） 混凝土翼缘板最大应力为： c c L G E G c y I M y I M s C = + α 260 σ （43） 式中I 为组合截面惯性矩， c s I 、I 分别为混凝土翼缘板和钢梁的惯性矩， yG ys S 、分 别为钢梁下翼缘至组合梁截面形心和钢梁形心的距离，yG yc C 、分别为混凝土翼缘板上翼缘 至组合梁截面形心和混凝土翼缘板形心的距离。 钢梁屈服弯矩为： y G s y f y d y h d I hI M I C 0 0 0 1 ξ ξ + ⎟ ⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎜⎝ ⎛ − = （44） 265 与试验数值进行对比得出该模型计算得到的截面屈服弯矩较试验值低因此趋于保守，具 有较好的计算精度，为组合梁截面应力和屈服弯矩的计算提供了一种简便可行的计算方法。 Oehlers 等[18]在研究中指出组合梁抗弯强度不仅受抗剪连接件强度的影响，而且还受到 抗剪连接件延性的影响。对于连接件强度变化组合梁现行设计方法可以很容易考虑，但是连 接件延性在组合梁中表现为钢与混凝土板之间的有限滑移，设计中很难找到合适的方法来对 270 其进行考虑，仅通过限制最大梁跨和连接件最小强度来尽量避免连接件过大的滑移产生断 裂。基于以上分析，作者提出了一种直接将组合梁强度与抗剪连接件强度及延性联系在一起 的设计方法，最后形成一张组合梁失效强度包络图，通过求出组合梁抗剪连接程度来得出组 合梁强度设计值。因此，可以避免抗剪连接件过大滑移产生断裂造成组合梁过早失效这一情 况的发生。该方法对于抗剪连接程度较低的组合梁强度计算结果与其他研究者所作试验结果 275 能够较好的吻合。 综上所述在组合梁承载力设计计算或评估过程中，受到连接件强度和延性的双重影响， 采用完全抗剪连接假定通常是偏于不安全的。现行设计方法中简单的考虑了连接件强度对组 合梁承载力的影响，而对于延性的考虑有待于深入研究。相关研究表明连接件延性在组合梁 中主要表现为钢与混凝土间的滑移效应，其对组合梁弹性阶段承载力会产生较大影响，而组 280 合梁强度极限状态的承载力由于考虑到钢梁部分截面进入强化阶段的有利影响可以忽略滑 移效应的影响。 2 相关规范中有关组合梁界面滑移效应对组合梁性能影响的考虑 2.1 我国规范——《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 我国规范[19]规定组合梁的挠度应分别按荷载的标准组合和准永久组合进行计算，以其 285 中的较大值作为依据。挠度计算可按结构力学公式进行，对受正弯矩作用的组合梁，其抗弯 刚度应取考虑滑移效应的折减刚度，连续组合梁应按变截面刚度梁进行计算。在上述两种荷 载组合中，组合梁应各取其相应的折减刚度。 组合梁考虑滑移效应的折减刚度B 可按（16）式确定。 对于我国规范中采用的折减刚度法，童根树和夏骏[20]在考虑受滑移影响的钢-混凝土组 290 合梁的刚度时指出按照《钢结构设计规范》(GB-5001722003) 计算组合梁考虑滑移后的折算 刚度会遇到栓钉数量增加,刚度反而下降的现象。因此，作者在文章中提出了新的折算刚度 表达式即： 2 0 0 0 EI = EI +ψEA h （45） 式中： s ξ ψ 1 10 1 + = ；取 c v 0.66N (规范规定的设计值)作为栓钉的抗滑移刚度。则 = 0.45 ~ 0.5 U P P 时， ξ = 0.8ξ s ； = 0.7 ~ 0.75 U P P 时， ξ = 1.2ξ s 。 295 在该公式中引入了钢与混凝土的组合作用系数 来表征钢和混凝土轴压刚度通过抗剪件 的作用而形成的组合作用的程度，公式中其它符号意义与折减刚度法中相同。采用考虑滑移 影响的组合梁计算理论，求出了均布荷载下简支梁挠度的表达式，得到精度很高的简化计算 公式。将文章中作者建议的公式与规范计算公式和试验结果的对比，建议公式的误差更小， 且公式更加简单，物理意义更加明确。 300 此后，申萍[21]在总结国内外考虑滑移影响下组合梁刚度的各种计算方法及发展历史的 基础上，在文章中也阐述了我国现行规范中的组合梁折减刚度法存在的以上所提到的问题， 并基于弹性理论提出了与童根树等所给公式形式相近的组合梁刚度的简便计算方法。通过与 试验结果对比表明，其与规范公式计算精度相差不大。尤其是在组合梁抗剪连接程度较小时， 可以较准确的得到组合梁的刚度。 305 2.2 欧洲规范——Eurocode 4 欧洲规范EC4[22]在考虑组合梁负弯矩区开裂及中间支座处钢梁塑性化影响的条件下， 给出了任意组合梁跨中挠度计算公式即： = [ − ( − + − ) + ] 0 1 2 0 f 1 Cf f MA MB /M δ δ (46) 对于完全抗剪连接设计的组合梁，忽略滑移对挠度的影响。 310 对于部分抗剪连接设计的组合梁，应考虑滑移对挠度的影响，挠度的计算公式为： ⎥ ⎥⎦ ⎤ ⎢ ⎢⎣ ⎡ − − = + 1 1 1 f f f N N δ δ δ δ β α (47) 其中， f δ 为采用完全抗剪连接的组合构件的挠度； α δ 为结构钢单独作用时的挠度；β 为与施工条件有关的挠度系数； N 为实际使用抗剪连接件数目； N f 为按照完全抗剪连接 设计时需要使用的抗剪连接件的数目。 315 聂建国等[23]对3 类带压型钢板部分组合梁进行试验，并将试验结果与由EC4 中公式得 到的组合梁强度计算值对比，表明：对于简支组合梁规范中的插值计算方法偏于保守，但规 范中的等效计算方法则略微高估了部分组合梁正负弯矩区的抗弯强度；而对于连续组合梁规 范计算值与试验值则吻合较好。除此之外，考虑滑移影响的连续组合梁在极限荷载取u 0.5P 时的挠度比完全抗剪连接组合梁增加45%～98%，充分说明了滑移效应对挠度的重大影响。 320 同时，该试验进一步表明部分抗剪连接对于连续梁的正负弯矩区均适用。 2.3 英国规范——BS5950 BS5950 规定[24]在正常使用荷载，进行挠度计算时，组合梁应作为线弹性体考虑。 对于简支组合梁，挠度的计算应该使用未开裂的截面特性进行计算，即混凝土翼板的有 效宽度为跨中有效宽度，假设混凝土未开裂，且未配置钢筋。对于连续组合梁，应考虑弯矩 325 重分布和部分抗剪连接的情况。先由荷载满跨布置在梁上计算初始弯矩然后将支座处弯矩进 行折减。由部分抗剪连接引起的挠度的增加的计算方法同欧洲规范（44）式。具体符号含义 也同以上欧洲规范。 2.4 美国规范——LRFD 美国规范[25]没有直接给出组合梁的挠度计算公式，但是也在考虑滑移效应的基础上给 330 出了和剪力连接度有关的计算梁惯性矩的近似计算公式 ( )( ) eff s n f tr s I = I + ΣQ C I − I (48) s I 为钢梁截面惯性矩； tr I 为未开裂完全连接组合梁的换算截面惯性矩；Σ n Q 为梁上 最大弯矩处到任一侧零弯矩处之间的建立连接件强度； f C 完全抗剪组合梁中混凝土板内的 压力，取s y C = A f 和c c C = 0.85 f ' A 中的较小值； s c A 、A 为钢梁横截面和有效宽度范围内 混凝土板的抗压强度； ' y c 335 f 、f 为钢梁的屈服强度和混凝土板的抗压强度。 3 滑移对组合梁性能影响有待进一步研究的问题 1、目前关于滑移效应对钢-混凝土组合梁影响的研究很大部分是对于简支组合梁的研 究，即使有关于连续梁的研究，也是在许多假设条件的基础上将连续组合梁简化为单跨简支 梁来研究。因此，滑移效应对于连续组合梁的影响仍需进一步研究。 2、可利用折减刚度法计算简支组合梁挠度，分析中采用了C V 340 K = N 作为抗滑移刚度， 这一系数由推出实验得出且离散型很大，有待进一步改进。 3、组合梁抗弯承载力受滑移效应的影响研究较多，对于抗剪承载力受滑移影响的研究 学术论文网Tag：代写硕士论文 代写论文 代写毕业论文 代写毕业设计 |
