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高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

王春生 宋天诣 冯亚成 徐岳

王春生, 宋天诣, 冯亚成, 徐岳. 高强钢-混凝土组合梁受力性能分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(2): 27-33.
引用本文: 王春生, 宋天诣, 冯亚成, 徐岳. 高强钢-混凝土组合梁受力性能分析[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(2): 27-33.
WANG Chun-sheng, SONG Tian-yi, FENG Ya-cheng, XU Yue. Structural behavior analysis of high strength steel-concrete composite girders[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(2): 27-33.
Citation: WANG Chun-sheng, SONG Tian-yi, FENG Ya-cheng, XU Yue. Structural behavior analysis of high strength steel-concrete composite girders[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(2): 27-33.

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

基金项目: 

霍英东青年教师基金项目 101078

国家西部交通建设科技项目 200431822317

详细信息
    作者简介:

    王春生(1972-), 男, 黑龙江绥化人, 长安大学副教授, 博士, 从事桥梁工程研究

  • 中图分类号: U442

Structural behavior analysis of high strength steel-concrete composite girders

More Information
    Author Bio:

    Wang Chun-sheng(1972-), male, PhD, associate professor, +86-29-82334830, wcs2000wcs@163.com

  • 摘要: 为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响, 建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型, 对其受力性能进行了分析。分析结果表明: 在承载能力极限状态下, 钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段, 不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下, 不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%, 不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见, 提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力; 材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小, 混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响; 弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显, 塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。

     

  • 图  1  模型梁

    Figure  1.  Girder model

    图  2  SCB1~6、NSCB1、2荷载- 跨中挠度曲线

    Figure  2.  Load-mid-span deflection curves of SCB1 to SCB6, NSCB1 and NSCB2

    图  3  SCB3、7~12荷载-跨中挠度曲线

    Figure  3.  Load-mid-span deflection curves of SCB3 and SCB7 to SCB12

    图  4  SCB1~6、NSCB1、2屈服状态下纵向的滑移曲线

    Figure  4.  Longitudinal slip curves of SCB1 to SCB6, NSCB1 and NSCB2 under yield condition

    图  5  SCB1~6、NSCB1、2极限状态下纵向的滑移曲线

    Figure  5.  Longitudinal slip curves of SCB1 to SCB6, NSCB1 and NSCB2 under ultimate condition

    图  6  SCB3、7~12屈服状态下纵向的滑移曲线

    Figure  6.  Longitudinal slip curves of SCB3 and SCB7 to SCB12 under yield condition

    图  7  SCB3、7~12极限状态下纵向的滑移曲线

    Figure  7.  Longitudinal slip curves of SCB3 and SCB7 to SCB12 under ultimate condition

    表  1  材料及主要参数

    Table  1.   Materials and main parameters

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    表  2  混凝土材料性质

    Table  2.   Material properties of concretes

    强度等级 fcu, 15 fcu, 10 fc εc0 εcu Ec υ ft ρc
    C60 60 64.8 53.7 0.002 1 0.003 0 35 902 0.25 3.388 2 600
    C70 70 75.8 63.0 0.002 2 0.003 0 38 009 0.25 3.761 2 600
    C80 80 86.8 72.3 0.002 3 0.003 0 39 924 0.25 4.117 2 600
    C40 40 26.8 0.001 8 0.003 3 32 500 0.20 2.390 2 600
    C50 50 32.4 0.001 9 0.003 3 34 500 0.20 2.640 2 600
    注: fcu, 15为边长为150 mm的混凝土立方体抗压强度, MPa; εcu为混凝土极限应变; υ为横向变形系数; ft为抗拉强度, MPa; ρc为密度, kg·m-3; C40、C50材料性质根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)得到。
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    表  3  钢材性质

    Table  3.   Material properties of steels

    钢材 fy Es Et ρs
    Q235 235 210 000 21 000 7 851
    Q345 345 210 000 21 000 7 851
    Q390 390 210 000 21 000 7 851
    Q420 420 210 000 21 000 7 851
    注: Et为屈服后硬化斜率, MPa; ρs为密度, kg·m-3; fy为屈服强度, MPa; Es为弹性模量, MPa。
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    表  4  各梁的特征外荷载、相应挠度及钢梁承受剪力

    Table  4.   Topical loads, deflections and shear forces of steel girders

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  • 收稿日期:  2007-09-03
  • 刊出日期:  2008-04-25

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