钢与混凝土组合梁剪力连接件性能研究-结构工程专业论文.docxVIP

摘要 I 摘 要 钢－混凝土组合梁是在钢结构与混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构，近年 来的工程实践证明，它兼有钢结构与混凝土结构的优点，在建筑与桥梁领域有着广阔的应 用前景。通过对钢－混凝土组合梁的构造和受力分析，发现对钢梁与混凝土板之间的组合 起关键作用的是剪力连接件，作为组合梁中最重要的受力构件之一，剪力连接件选择、设 计和施工的好坏直接决定着组合梁的质量和效果。故对剪力连接件的研究一直是组合梁的 研究热点之一。 国内外对连接件进行了大量的试验研究，并得到了各种连接件的特性，但在剪力连接 件的试验研究过程中，试验周期长，费用高昂。另外，组合梁的大量梁式试验与推出试验 结果对比表明，推出试验过于理想化，不能充分反映结构的实际受力情况，并且无法得到 真实的承载力。因此，需要发展新的研究方法。笔者于是提出了完全用有限元软件 ANSYS 研究剪力连接件的方法，从而丰富了钢与混凝土组合梁剪力连接件的研究方法。 论文就目前出现的一种新型剪力连接件（PBL 连接件）与传统的栓钉连接件和槽钢连 接件进行对比分析，利用有限元方法重点对钢－混凝土组合梁的剪力连接件进行受力研 究。通过分析计算得到了分别由三种连接件组成的组合梁的荷载－挠度曲线、荷载－滑移 曲线、三种连接件的变形图和应力图以及连接件的抗剪承载力分析图。发现新型的连接件 PBL 内形成的混凝土抗剪榫对抵抗组合梁的纵向剪力起着很大的作用，并且在以上的几项 结果中均优于传统的连接件。在比较了三种连接件的受力可靠性后，证实三种连接件的静 力性能各有差异，总的来说 PBL 连接件更胜一筹。 另外，论文根据本次建立有限元模型的方法从改变剪力连接件的角度分析了对组合梁 的影响。主要从连接件强度的改变、剪力连接度的改变以及连接件布置方式的改变等三方 面来观察对组合梁的影响。发现在有限元模型中通过改变连接件强度对组合梁的影响很 小，但剪力连接度及连接件的布置方式的改变对组合梁的影响较大，并首次尝试了利用 ANSYS 对剪力连接件的混合布置进行了分析，也为以后的钢－混凝土组合梁的研究和应 用做一些基础工作。 通过对三种连接件进行综合对比以及在了解了各种连接件的特性后，工程人员在进行 组合梁剪力连接件设计时，必须综合考虑每种剪力连接件的特点，才能针对每个工程科学 经济合理的选择剪力连接件。 最后本文还以栓钉剪力连接件推出试件为对象，建立了有限元计算模型，并且考虑了 栓钉和混凝土材料的非线性，得到了该推出试验的荷载－滑移曲线，经过对比分析发现模 拟结果与试验结果具有很好的一致性。 关键词：组合梁；剪力连接件；有限元分析；推出试验 II ABSTRACT The Performance Research of Shear Connector on the Steel-Concrete Composite beams ABSTRACT Composite beams of steel and concrete are new type structures in which the steel structure and the concrete structure are integrated by connectors to take advantage of respective properties of tension and compression. The engineering practice proving of recently, they have merits of both steel structures and concrete structures, notable benefit of technology and economics have been achieved in the field of the building and the bridge. Through analysis about conformation and bearing performance of composite steel-concrete beam, the shear connector has been found being the key to exert composi