组合梁共同工作性能分析及型钢加固混凝土板的试验研究.pdf

东南大学硕士学位论文组合梁共同工作性能分析及型钢加固混凝土板的试验研究姓名：黄强申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：曹双寅20060301组合梁共同工作性能分析及型钢加固混凝土板的试验研究摘 要随着社会的不断进步和经济水平的快速增长，人们愈加关注工程技术的创新性研究和实际应用中的可持续性发展在土木工程的维修与加固领域中，我们也必须重视这样一种发展的趋势因此，怎样最大程度的利用现有资源进行技术革新，探索结构维修与加固的先进方法，是目前世界各国研究的一个焦点而传统组合梁的诸多优点可应用在加固工程领域，研究传统组合梁的理论成果如何应用在加固领域中对充分发挥材料的性能具有十分重要的意义本文首先借助于有限元程序共进行170余根组合梁构件、20余组组合梁空问模拟试验重点考察组合梁交接面间的连接性能差异导致的构件的共同工作性能变化然后通过变化参数，分析了不同栓钉布置方式、混凝土强度、混凝土板高、混凝土有效翼缘宽度、钢梁强度、钢梁大小、荷载状态下，组合梁的在不同连接程度下的挠度、弹性承载力的变化趋势有限元分析为接下来的试验设计提供了参考依据接着进行了4根二次成型的型钢加固混凝土板的试验研究，不同的构件主要区别就是连接方式和剪力连接程度的差异，着重分析该类构件的破坏形态、荷载一挠度曲线、荷载一应变曲线、荷载一滑移曲线和沿截面高度方向、沿梁长的应变分布。

试验结果表明锚栓连接组合梁与传统组合梁受力状态形态较为相似的，荷载一挠度曲线可分为线弹性阶段、弱非线性工作阶段、弹塑性工作阶段传统组合梁的诸多优点可以应用在加固工程中，但需要对其应用的传统组合梁计算公式做出一定的改进本文对钢一混凝土组合梁无共同工作、部分共同工作、完全的共同工作三种状态下的受力性能进行了理论分析分别采用有效弹性刚度法、改进有效弹性刚度法、半经验公式法、材料力学截面分析法计算钢一混凝土组合梁的挠度，并与有限元结果和试验结果进行对比分析，指出了各种方法的适用范围对应用与加固工程中，提出了锚栓连接组合梁的挠度改进公式分别采用极限平衡法和半经验公式法计算钢一混凝土组合梁的承载力，并与有限元结果和试验结果进行对比分析，提出锚栓连接组合梁的承载力改进公式最后对滑移规律进行了初步的分析，利用统计软件提出了组合梁交接面滑移的经验公式关键词： 加固、型钢、组合梁、共同工作、剪力连接程度、有限元、滑移Analy7sis on Mutual Work Behaviors of Composite Beams&ExperimentalStudy on Concrete Slab Strengthened with Girder SteelAbstraetWitll the steady development of our society and the rapid increase in 0111"eeonomy，the innovativeresearch about engineering and the durative development of application have been a growing concernamong the general public．This development current must be paid much attention to in the field ofmaintenance and reinforcement in civil engineering．Therefore，how to make use ofthe current resources tothe most effective degree for technical innovation together with searching the technique of maintenanceand reinforcement is a research foCOS ail over the world．Composite beams witll its excellencies can bewell applied in reinforcement engineering．How to make foil use of the research results of compositebeamsinreinforcement engineeringhasbecome allissue ofgreat significance．Simulated tests for 170 composite beams and 20 space composite beams are accomplished by thefinite element method(FEM)program to the effect of the change of composite beams together workbehavior with the change of the connect behavior Deflection and flexural capability of composite beamswith different connect degrees are also studied with the change ofparameter ofcomposite beams，such∞nail collocation，concrete strength，length of concrete slab，width of concrete flange，dimension of steelbeam，and load state．The finite element analysis serves as a reference for the following experimentaldesign．The behaviors ofthe composite beams made form concrete slab with reinforcement ofgirder steel onits bottom，including failure modes，load-deflection curves，load-strain clLryes，and load—slip cnl"ves，thedistribution ofstrain aiong the height direction and along the length direction ofbeams are tested from thestatic test of 4 simply supported specimens which have different connect methods and extents．Theconclusion is that the failure modes of these composite beams are similar to the traditional compositebeams，and load-deflection cBrves can be measured off into three stages：elastic stage，weak nonlinearstage，and plasticity stage．Composite beams can be well applied in reinforcement engineering with theimprovement in its theory formula．Three states，which 8re no mutual work,part mutual work and foil mutual work of the compositebeams are studied in this paper．Deflection of composite beams are calculated by elaxtic rigidity method，improvement elaxtic dgidity method，semiempiricai formula method，and mechanics ofmaterials method．Flexural capability of composite beams are calculated by limit equilibrium method and semiempiricalformula method．From these results，together with the significant comparison with the finite elementanalysis and the tests in this paper,deflexion calculation formulae and flexurai capability calculationformulae of composite beams are thereby deduced for the application in reinforcement engineering in thispaper．Finally,Slip behaviors are studied elementarily and empirical formula of slip are deduced bystaftsties software．Key words：reinforcement；steel beams；composite beams；mutual work；connection degree；finiteelement；slipII东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意研究生签名：垡i鱼 Et 期： 也』：三：至』东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理研究生签名：二虹导师签名：缱日期：东南大学硕士学位论文1．1引言第一章绪论目前，我国工程建设开始进入数量与质量功能并重的阶段，工业与民用建筑对提高建筑质量功能技术的需求，将形成工业与民用产业高新技术的巨大市场随着人们对物质文化生活需求的日益提高以及生产工艺的变革，使建筑结构已面临生活需求的日益提高以及生产工艺的变革，使建筑结构已面临着新的挑战，人们总想在有限的建筑面积和空间内获得最好的使用功能和最佳的投资回报，由此，促进了建筑结构正向着大柱网、大开间、大跨度及多功能方向发展，促使建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化。

而传统的普通钢筋混凝土结构、钢结构等在某些方面或者显示出有些不适应，或者满足不了现代建筑结构的某些功能要求，研究开发能够改善建筑体系的结构使用功能，节约材料，节省能源的建筑产品己成为我国政府和企业关注的热点近年来的工程实践证明，钢与混凝土组合结构兼有钢结构和混凝土结构的优点，具有显著的技术经济效益和社会效益，适合我国基本建设的国情，它将成为建筑结构体系的重要发展方向之一．传统的钢与混凝。