【doc】考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁弹性受弯承载力计算

【doc】考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁弹性受弯承载力计算 考虑滑移效应的钢-混凝土组合梁弹性受弯 承载力计算 第27卷第1期 2012年2月 郑州轻工业学院(自然科学版) J0NAoFElZH0uJNIVERSITYOFLIGHTINDUSTRYINaturalScience} Vo1.27No.1 Feb.20l2 文章编号:1004—1478(2012)01—0041—03 考虑滑移效应的钢一混凝土组合梁 弹性受弯承载力计算 朱松玲 (浙江恒欣建筑 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 股份有限公司,浙江嘉兴314001) 摘要:以冷弯薄壁u型钢一混凝土组合梁为研究对象,对组合梁进行了理论分析,建立了考虑滑移 效应的弹性抗弯强度计算公式,并计算了8根简支冷弯薄壁u型钢一混凝土组合梁弹性抗弯承载 力.将理论计算值与相关文献中的试验结果进行对比,结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:考虑滑移效应的弹性弯矩计算值与 试验值吻合较好,滑移效应对组合梁弹性抗弯承载力降低的影响不能忽略. 关键词:冷弯薄壁型钢;钢一混凝土组合梁;滑移效应;承载性能;弹性抗弯承载力 中图分类号:TU392.3文献标志码.n Elasticbendingbearingcapacitycalculationofsteel-concrete compositebeamsregardingslipeffect' ZHUSong-ling (ZhefiangHengxinArchitecturalDesignSharesCo.,Ltd.,Jiaxing314001,China) Abstract:Takingthecold-formedthin—walledU— sectionsteel-concretecompositebeamsasmaterial,theory analysishavebeenconductedonthecompositebeams.Expressionsforelasiticstrengthincon siderationof slipeffectweregiven.Thebendingmomentofeightsimplysupportedcompositebeamswere calculated, andthecomparisonbetweentheoryandtestresultsshowedthatthecalculatedvaluesofelasiti cmonentwas goodconsistentwiththetestresults.Itisshownthattheslipeffectontheelasticbendingstrengt hcannot beingored. Keywords:cold—formedthin—walledsteel;steel— concretecompositebeams;slipeffect;bearingproperty; elasticbendingbearingcapacity 0引言 冷弯薄壁u型钢一混凝土组合梁是指将薄钢 板焊成或冷弯成u型截面作为梁肋,在u型截面的 肋部和上部翼缘浇捣混凝土而组成整体且共同工 作的一种新型结构形式.钢梁在施工阶段可代替模 板,混凝土结硬后可代替受拉钢筋.这种组合梁充 分发挥了混凝土和钢材各自的力学性能,具有承载 力高,刚度大,抗震性能和动力性能好等优点….由 于内部填充混凝土,该种构件既能增加截面刚度, 又能防止钢梁单独作用时因腹板高而薄导致局部 失稳破坏.这种组合梁中的钢梁与混凝土板能够共 收稿日期:2011—08—11 作者简介:朱松玲(1978一),女,浙江省嘉兴市人,浙江恒欣建筑设计股份有限公司 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师,主要研究方向为建筑工程 设计. 郑州轻工业学院(自然科学版)2012年 同工作是由于剪力连接件传递了钢梁与混凝土交 界面的剪力,而在荷载作用下,采用栓钉等柔性抗 剪连接件的薄壁型钢一混凝土组合梁,连接件会产 生变形,导致混凝土翼板与钢梁的交界面出现相对 滑移.钢梁与混凝土交界面的滑移会导致截面弹性 弯矩降低,即由于滑移应变的存在,截面的实际弹 性弯矩小于由换算截面法得到的计算值,这一点对 组合梁的设计是很重要的.本文拟以冷弯薄壁u型 钢一混凝土组合梁为研究对象,建立考虑滑移效应 的弹性抗弯强度计算公式,并计算8根简支冷弯薄 壁u型钢一混凝土组合梁弹性抗弯承载力. 1滑移效应对组合梁弹性抗弯强度的 影响 1.1按换算截面法计算组合梁弹性抗弯强度 钢一混凝土组合梁的弹性计算可以利用 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 力学公式,但材料力学是针对单质连续弹性体的, 因此对于由钢和混凝土2种材料组成的组合梁截 面,首先应把它换算成同一种材料的截面.可以参 考文献[2]的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 来确定薄壁型钢一混凝土组合梁 截面中和轴,其计算模型如图1所示. 图1薄壁型钢一混凝土 组合梁截面中和轴计算模型 假设组合梁截面中和轴到混凝土翼板的距离 为,将混凝土换算成钢材时,换算截面面积为A.= +./(),组合截面中和轴至混凝土翼板顶面 的距离为 +h= ?号+A?y)印? ((等+)+筹 式中,y为钢梁截面中和轴至混凝土翼板顶面的距 离.将式?化简可得 + 警卜y? 由式?可解出之值.若<0,则组合梁截面 中和轴在混凝土翼板内,否则组合梁截面中和轴在 混凝土翼板之下.确定组合截面中和轴之后,可以 按材料力学的方法求出组合梁弹性极限抗弯强度 =? ? 式中,表示按照换算截面法得到的钢梁截面底部 纤维的截面抵抗矩表示钢梁的屈服强度. 1.2考虑滑移效应的组合梁弹性抗弯强度计算 由于滑移效应的存在,截面的实际弯矩要小于 按式?计算所得的值.为了定量计算滑移效应引起 截面弯矩的降低,引入以下2个假设L3J:1)钢梁和 混凝土翼板弯曲曲率相同;2)滑移应变引起截面的 附加应力按线性分布.假设2)主要是考虑到由滑移 引起的附加应力主要分布在截面中和轴附近,并且 此时混凝土的应力水平处于应力一应变曲线上升 阶段,因此混凝土非线性特征对计算结果的影响可 以忽略不计.根据冷弯薄壁型钢一混凝土组合梁的 特点,其中和轴一般在混凝土翼缘板以下,附加弯 矩AM计算模型如图2所示. & ? aJb)c)d) 图2附加弯矩的计算模型 为交界面的相对滑移应变,占为混凝土翼板 底部的附加拉应变,为钢梁上翼缘的附加滑移拉 应变.根据相似三角形定理可得垒:,进而可得 s6, h c6 根据图2d)所示模型,混凝土翼板的附加合 力为 ANt_0.5A 式中,A为混凝土翼缘板的面积. 考虑到钢梁内填混凝土也分担一部分由滑移 引起的压应力,故可近似取钢梁的附加合力?的 作用点在/2处,因此由?引起的附加弯矩(使 截面弯矩减小)为 = ANt?=? 因此组合梁截面的实际弯矩为 ,f薯 第1期朱松玲:考虑滑移效应的钢一混凝土组合梁弹性受弯承载力计算 p M—AM 式中,M为不考虑滑移效应的组合梁截面弯矩. 根据变形叠加原则,滑移效应引起的附加曲 率为 Aq,=卺=8sb=莆= 鲁=与(1+M= 因此占可以表达为 ? 将式?代入式?,AM便可以表达为 MEchhA AM=— 所以考虑滑移效应后截面的实际弯矩为 Mp=TM 式中,=,其中,为按换算截面法计算 的组合梁截面惯性矩. 参考文献[4]中刚度折减系数值为 一 击】?5 5+】La<5 其中,叼=24EIfl/(L2).当交界面无滑移时,即连接件 的刚度一?,由式卢=可知叼=0,故=o.此 时,=1,=M,与实际情况吻合.在弹性极限状态 时,即对应钢梁开始屈服时的弯曲强度为=yMy. 2滑移对组合梁弹性抗弯强度的影响 分析 为验证弹性抗弯承载力计算公式的正确性,分 析滑移对弹性抗弯承载力的影响,取文献[5]中的 组合梁ucB一1至ucB一10作为计算模型,计算结 果如表1所示.表中,为弹性抗弯强度试验值, 为采用有限元软件ANSYS模拟值,‰为按换算 截面法计算的弹性抗弯强度值,为考虑滑移效应 的弹性抗弯强度计算值. 从试验结果与考虑滑移效应影响的弹性抗弯 强度值比较可知,考虑滑移效应的弹性抗弯强度计 算方法虽对结果做出了较大改善,但仍有部分结果 误差较大.主要原因在于:试验用材性能,试验设 备,人为误差等因素使得试验结果具有一定的离散 性,而在有限元软件ANSYS分析中,由于可以避免 这些因素,所以考虑滑移效应的l弹性抗弯强度与 ANSYS模拟值吻合得更好.未考虑滑移效应影响计 算所得的弹性极限抗弯强度值与试验值相比误差 较大,平均误差在10%以上,最大误差达到58.9%; 而考虑滑移效应的弹性极限抗弯强度值,有限元软 件ANSYS模拟值与试验值相比误差均较小.这说明 滑移效应对组合梁弹性抗弯强度的影响不能忽略. 表1组合梁弹性抗弯强度 计算值与试验值的对比分析kN.m 3结论 本文以冷弯薄壁u型钢一混凝土组合梁为研 究对象,对组合梁进行了理论分析,建立了考虑滑 移效应的弹性抗弯强度计算公式,并计算了8根简 支冷弯薄壁u型钢一混凝土组合梁弹性抗弯承载 力.通过理论分析与试验对比,说明钢与混凝土之 间存在滑移效应,且滑移效应对组合梁弹性抗弯强 度影响较大,实际工程中应考虑滑移效应对组合梁 弹性抗弯强度的不利影响. 参考文献: [1]聂建国,沈聚敏,延滨,等.冷弯薄壁型钢一混凝土组 合梁的试验研究及应用[J].建筑结构,1998(1):53. [2]赵世春,施建平.型钢混凝土梁受弯刚度计算[J].西 南交通大学,2006,26(4):25. [3]胡夏闽,薛伟,曹雪娇.钢一混凝土组合梁挠度计算的 附加曲率法[J].建筑结构,2010,28(1):26. [4]周期源.冷弯薄壁型钢一混凝土组合梁抗弯承载性能 研究[D].南昌:南昌大学,2006. [5]林于东,宗周红.帽型截面钢一混凝土组合梁受弯强 度[J].工业建筑,2002,32(9):11.