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考虑界面非线性的钢-HSSFC组合梁力学性能分析
| 论文题名： | 考虑界面非线性的钢-HSSFC组合梁力学性能分析 |
| 关键词： | 钢-HSSFC组合结构桥梁;非线性滑移;HSSFC;力学性能;有限元分析 |
| 摘要： | 随着高性能材料的发展，高强钢纤维混凝土（High-strengthsteelfiberreinforcedconcrete，简称HSSFC）被逐渐应用于组合结构中，而界面滑移是组合结构桥梁承载力的关键影响因素，在组合结构桥梁服役过程中，滑移呈现明显的非线性发展，对组合结构耐久性产生不利影响。因此，有必要对考虑界面非线性滑移的钢-HSSFC组合结构桥梁力学性能展开研究。本文采用试验研究与有限元研究相结合的方法，通过推出试验与有限元模拟对剪力键的荷载-滑移关系进行分析，借助有限元软件ANSYS构建同时考虑界面非线性滑移与材料非线性的组合梁模型，进而对组合梁力学性能展开研究。本文研究成果主要包括： （1）与钢-普通混凝土组合结构桥梁相比，钢-HSSFC混凝土组合结构桥梁力学性能更加优异 将钢-HSSFC组合结构桥梁与钢-普通混凝土组合梁在相同荷载工况下的力学响应进行对比，结果表明，采用HSSFC混凝土使得组合梁的极限承载力显著提升，在正常使用阶段，钢-HSSFC组合梁截面抗弯刚度与界面抗剪刚度更大，相同荷载作用下，界面滑移量更小，对结构受力有利；破坏时，钢-HSSFC组合梁的挠度变形明显，符合规范所要求的延性破坏特征，界面极限滑移量大，有利于发挥界面剪力键的承载能力。 （2）界面非线性滑移对组合结构桥梁力学性能影响显著 剪力键是组合结构桥梁界面连接的基础，其力学行为直接关系到界面力学行为，进而影响整个结构的力学性能。对比采用不同剪力连接件的钢-HSSFC组合梁，结果表明选取不同的剪力连接件对组合梁极限承载力影响较小，但对最大跨中挠度与界面滑移影响显著，采用PBL剪力键连接的组合梁截面抗弯刚度与界面抗剪刚度明显增大。 （3）考虑界面非线性的钢-HSSFC组合梁力学性能受多种因素影响 对考虑界面非线性的钢-HSSFC组合结构桥梁进行参数化分析。结果表明，HSSFC混凝土板厚度、剪力键纵向间距以及钢梁高度均对组合梁力学性能有显著影响。剪力键纵向间距减小，使得组合梁的承载力显著提升，但当间距过小时，承载力无法进一步提升；HSSFC混凝土板厚度对组合梁弹性工作阶段的界面抗剪刚度影响较小，超过弹性极限荷载后，HSSFC混凝土板厚度越小，界面抗剪刚度下降越快；在组合梁的极限承载力方面，钢梁高度对其影响最大，HSSFC混凝土板厚度影响最小。 本研究为钢-HSSFC组合结构桥梁的设计、应用提供一定的理论支持与参考依据。 |
| 作者： | 张杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 魏炜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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