基于HFWT體系的鋼-混組合梁的受剪力學(xué)性能分析.pdf

1、實(shí)腹梁和桁架組合結(jié)構(gòu)（Hybrid Full Web and Truss System，HFWT，以下簡稱HFWT體系組合結(jié)構(gòu)）具有整體性能好，剛度大，空間受力合理，結(jié)構(gòu)外形美觀等特點(diǎn)。但目前由于對該結(jié)構(gòu)形式的相關(guān)試驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)理論報(bào)道較少，限制了其更為廣泛的應(yīng)用。因此，有必要對其進(jìn)行深入研究。本文通過“提出問題-簡化模型-試驗(yàn)驗(yàn)證-基于有限元模型的分析-得出實(shí)用的計(jì)算方法”這一技術(shù)路線對HFWT體系組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析。

2、>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對HFWT體系組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證分析。模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了本文所采用有限元建模方法的可靠性和準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上研究了外荷載作用下桁架斜腹桿之間的受力變化規(guī)律，結(jié)果表明在彎剪段桁架斜腹桿的受力模式從支座向跨中方向分別為壓-拉-壓-拉-拉相互交替，拉桿和壓桿受力明確，將加載點(diǎn)的豎向力沿腹桿方向直接傳遞到支座。⑵進(jìn)行了一系列帶混凝土板的HFWT體系組合梁（包括不帶混凝土板的HFWT

3、體系純鋼梁）模型在豎向荷載作用下的全過程模擬分析。模型主要參數(shù)包括：剪跨比、桁架平面與工字鋼梁平面夾角、桁架斜腹桿之間的夾角，并與實(shí)腹式組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對比。結(jié)果表明：改變角，結(jié)構(gòu)的極限抗剪承載力隨著剪跨比的減小而增大，而改變角對結(jié)構(gòu)的極限抗剪承載力影響較小，可以忽略不計(jì)。無論改變角對HFWT體系組合梁的彈性階段剛度影響均可忽略不計(jì)，且混凝土翼板的有效寬度與實(shí)際混凝土板寬一致。⑶在無混凝土板HFWT體系純鋼梁模型分析的基礎(chǔ)上，引入鋼梁剪跨

4、比來考慮彎矩對剪力的影響，推導(dǎo)出的桁架結(jié)構(gòu)的抗剪承載力計(jì)算公式。通過對HFWT體系組合梁模型結(jié)果的分析，結(jié)合桁架結(jié)構(gòu)和工字鋼梁的抗剪計(jì)算公式，引入混凝土翼板剪跨比來考慮彎矩對剪力的影響，推導(dǎo)出混凝土板的抗剪承載力計(jì)算公式。綜合上述結(jié)論，推導(dǎo)出HFWT體系組合結(jié)構(gòu)的極限抗剪承載力簡化計(jì)算公式。⑷在對HFWT體系組合結(jié)構(gòu)工作機(jī)理深入研究的基礎(chǔ)上，修正了工字鋼梁、HFWT體系純鋼梁、HFWT體系組合梁的剪切變形改正系數(shù)k，采用考慮剪切變形改正