组合梁翼缘有效宽度研究进展

钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下,混凝土翼缘板存在剪力滞后现象,设计中普遍采用翼缘有效宽度的概念进行设计。鉴于目前对有效宽度取值的研究不够成熟,而且有效宽度的确定是设计中应解决的关键技术问题之一,为推动对这一问题的深入研究,本文搜集整理了国内外相关资料,在评述已有研究成果的基础上,指出进一步研究应解决的关键问题。     

变腹板高度组合梁刚度及承载力研究

为确定变腹板高度组合梁的受力性能和变形特点,本文利用有限元软件ANSYS对简支组合梁在均布荷载作用下的受力特征进行了详细的分析,得到了不同跨度时组合梁的应力分布云图,将变腹板高度组合梁的刚度和承载力与等截面组合梁进行对比,确定了刚度和承载力的简化计算公式。计算结果表明:变腹板高度组合梁中钢梁的塑性区较长,几乎达到跨度的2/3,当楔率在0.4~0.6范围内时组合梁的承载能力较大;变腹板高度组合梁的荷载-挠度曲线处于腹板最大高度和腹板最小高度等截面组合梁之间,与腹板最大高度组合梁更加接近;与相同用钢量的等截面组合梁相比,变腹板高度组合梁的刚度和承载力均有显著提高。     

部分剪力连接简支组合梁的混凝土翼缘有效宽度有限元分析

采用ANSYS有限元软件对部分剪力连接简支组合梁混凝土翼缘的有效宽度进行了系统的研究,探讨了荷载类型、剪力连接度、组合梁的宽跨比、混凝土板厚度等因素对组合梁有效宽度的影响,以及有效宽度沿组合梁跨度方向的变化关系。结果表明,组合梁中混凝土板有效宽度随着剪力连接程度的提高而增大,随着宽跨比的增加而减小。最后,拟合出了混凝土有效宽度的计算公式,为有关组合梁的进一步研究提供了依据。     

变翼缘宽度钢梁的优化设计

现有的变翼缘宽度钢梁的设计方法只适用于梁受均布荷载的情况。为找到最优的变截面位置,推导了变翼缘宽度钢梁截面优化设计的步骤及通用公式,编写了相应的钢梁截面优化计算机程序。算例表明,变翼缘宽度钢梁的最优截面变更位置是在离梁支座约l/6~l/4的地方,用文中程序设计的钢梁可比手算法节省钢材10%左右。     

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁作为一种新型组合梁,其负弯矩区有效翼缘宽度被研究得甚少。为了探索该种新型组合梁负弯矩区有效翼缘宽度的影响因素,在本课题组负弯矩区受弯性能试验研究的基础上,采用有限元软件ABAQUS分析了有效翼缘宽度的变化规律,并针对跨中截面详细研究了荷载类型、宽跨比（bf/L0）和高厚比（h/hf）对弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度的影响规律。研究结果表明：不同荷载类型下,均布荷载作用下的有效翼缘宽度大于非均布荷载作用下的有效翼缘宽度;当bf/L0<0.40时,有效翼缘宽度系数β近似等于1.00且不随宽跨比变化,当0.40≤bf/L0≤1.00时,β随宽跨比的增大而近似线性减小,弹塑性阶段的β略大于弹性阶段的β,且减小率小于后者;高厚比对有效翼缘宽度的影响可以忽略。基于有限元分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算公式,并与《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）中的公式进行了对比。对比结果表明：相较于《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）的计算结果,本文公式的计算结果与有限元计算结果吻合得更好;规范计算结果与另外2种方法的计算结果差别较大,偏于保守。     

体外预应力钢-混凝土组合梁混凝土有效翼缘宽度

采用有限元方法 ,研究了体外预应力作用下简支组合梁混凝土有效翼缘宽度 ,分析了剪力连接刚度对预应力组合梁有效翼缘宽度的影响和预应力增量的效应。同时对混凝土板收缩、徐变下 ,体外预应力组合梁的受力机理进行了讨论     

横隔板对波形钢腹板组合梁翼缘有效宽度影响研究

为研究横隔板对波形钢腹板组合梁翼缘有效宽度的影响,通过有限元法研究横隔板厚度对截面翘曲变形的影响,以及跨间横隔板对组合梁翼缘有效宽度的影响。针对支点处横隔板,提出在波形钢腹板组合梁剪力滞效应微分方程的基础上,通过引入广义位移函数边界条件,计算其对翼缘有效宽度影响的方法;并与有限元法、不考虑横隔板作用的分析方法以及基于单广义位移函数的分析方法进行对比。结果表明:横隔板对截面翘曲变形的约束能力随着横隔板刚度的增加而增强;横隔板对组合梁翼缘有效宽度的影响仅存在于横隔板位置附近,而通常情况下,跨间横隔板厚度较小,可不考虑其影响;所提方法得到的组合梁翼缘有效宽度与有限元结果吻合良好,与另外两种方法相比具有更高的精度。     

简支组合梁板体系有效宽度分析

有端横梁约束的简支单向组合梁 -板体系在横向荷载作用下 ,由于剪力连接件的约束 ,翼缘板中存在剪力滞后现象。结构体系中 ,端横梁对剪力滞后程度有很大影响。本文采用有限元方法 ,对翼缘有效宽度的主要影响因素进行参数分析 ,其中包括宽跨比、荷载类型、滑移刚度、端横梁约束程度等 ,并拟合出了各种情况下有效宽度的简化计算公式 ,通过与有限元方法及其它计算方法的对比 ,说明了本文公式的准确性     

翼缘变厚度截面的自由扭转刚度和翘曲刚度

对翼缘变厚度的热轧工字形截面和热轧槽钢截面的翘曲刚度进行推导,得到计算公式,参照型钢表列出计算表格。结果表明,相对于按照等厚度翼缘计算的翘曲惯性矩,考虑变截面影响的翘曲惯性矩有较大幅度下降,其中热轧槽钢的翘曲惯性矩下降13%～18%;热轧工字钢的翘曲惯性矩下降16%～22%。同时列出了所有系列的热轧槽钢和热轧工字钢截面的翘曲惯性矩,也给出考虑翼缘厚度变化的截面的自由扭转常数的计算公式。     

简支组合梁弹性变形及极限抗弯承载力计算

本文针对简支组合梁在弹性状态下的变形计算(包括短期变形和长期变形)和极限抗弯承载力计算(包括腹板出现局部失稳和不出现局部失稳)的各种现有方法进行了综合阐述。尤其针对现行规范所依据的设计假定中忽略的不安全因素进行了总结性的论述和归纳,有助于工程师对相关规范的理解并对工程实践具有一定的参考价值。     

简支组合梁弹性变形及极限抗弯承载力计算

针对简支组合梁在常温弹性状态下的变形计算 (包括短期变形和长期变形 )和极限抗弯承载力计算 (包括腹板出现局部失稳和不出现局部失稳 )的各种现有方法进行了综合阐述。尤其针对现行规范所依据的设计假定中忽略的不安全因素进行了总结性的论述和归纳 ,有助于相关规范的理解并对工程实践具有一定的参考价值。     

钢-混凝土组合梁混凝土翼板开洞截面有效翼缘宽度分析

通过ANSYS软件对混凝土翼板开洞的钢-混凝土组合梁进行了分析计算,与试验结果的对比表明有限元计算结果可靠。通过有限元建模计算分析,探讨了混凝土翼板的正应力分布规律,并通过参数分析,提出了在弹性范围内钢-混凝土组合梁混凝土翼板开洞截面有效宽度的实用设计公式,并与试验测得的挠度及有限元计算挠度进行了对比。     

浅析滑移对简支组合梁刚度的影响

简单介绍剪力连接程度系数与滑移应变的基本概念,对受均布荷载作用下的部分剪力连接钢-混凝土简支组合梁的滑移性能进行简单的理论分析,通过曲率函数的直接积分法推出挠度方程,进一步得出组合梁刚度和滑移之间的关系。     

钢管混凝土翼缘组合梁振动特性

为研究大跨高架桥梁中钢管混凝土上翼缘钢混组合梁(以下简称钢管混凝土翼缘组合梁)的动力特性,采用有限元ABAQUS软件,建立钢管混凝土翼缘组合梁与等效截面工字钢梁的有限元模型,通过数值模拟,得出模型的振动频率,进行对比分析,依据《公路桥涵设计通用规范》中简支梁基频计算公式中对组合梁自振频率的计算,对比解析解与有限元模拟值,并分析不同构造形式对钢管混凝土翼缘组合梁振动特性的影响,得出如下结论:(1)钢管混凝土翼缘组合梁与等效工字形钢梁的横向一阶自振频率相差较小,管翼缘组合梁扭转一阶自振频率为等效工字钢相应自振频率的2.08倍,钢管混凝土翼缘组合梁因钢管混凝土翼缘降低了腹板的高度,提高了组合梁的抗扭性能;(2)钢管混凝土翼缘组合梁竖向自振频率规范公式计算值与有限元计算值差别较大,规范基频的估算公式不适用于组合梁竖向基频的计算;(3)增加下翼缘宽度,对提高钢管混凝土翼缘组合梁的横向刚度较明显,竖向和扭转刚度影响较小。     

混凝土梁有效翼缘宽度取值研究

指出了我国《混凝土结构设计规范》中混凝土梁有效翼缘宽度取值的问题。采用能量变分法,推导弹性状态下有效翼缘宽度的计算公式,考虑不同的支座条件下,跨度、梁肋净距、翼缘相对刚度对取值的影响,并验证了公式的准确性。提出了在不同状态下,受拉区和受压区的混凝土梁有效翼缘宽度取值的建议。     

顶底翼缘角钢半刚性连接的初始刚度和极限承载力研究

根据顶底翼缘角钢半刚性连接的受力特性、变形特点和破坏形态,对顶底翼缘角钢半刚性连接的初始刚度和极限承载力进行了研究。利用组件法和最小值法对顶底翼缘角钢半刚性连接的初始刚度和极限承载力进行了理论推导,得到了解析表达式和拟合公式,并与试验数据进行了对比分析。研究结果表明:所提出的拟合表达式能够较为准确地计算出顶底翼缘角钢半刚性连接的初始刚度和极限承载力,且与试验数据吻合较好,为此类半刚性连接的实用计算方法创造了条件。     

自抗剪倒T型钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度的研究

基于传统的钢-混组合结构提出了自抗剪倒T型钢-混凝土组合梁,利用非线性有限元分析和试验数据分析其整体抗弯性能,并对混凝土翼板有效宽度的大小进行统计分析,进而提出更合理的有效宽度取值公式。     

考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合梁翼缘有效宽度计算方法

波形钢腹板组合梁在竖向荷载作用下会产生较大的腹板剪切变形,从而影响梁的内力分布和剪力滞效应,但目前针对该类型梁的剪切变形还缺乏理论研究.为此,首先在等高度波形钢腹板组合梁剪力滞效应分析方法的基础上推广至变高度梁,然后借助该方法以一等高度连续梁为对象,计算了欧拉梁理论、铁木辛柯梁理论、实体有限元3种不同内力解情况下的翼缘...     

连续箱梁翼缘有效宽度的概念及应用

阐述了剪力滞的基本概念,分析了影响箱梁翼缘有效宽度的因素,探讨了工程中箱梁翼缘有效宽度的计算及应用,以完善箱梁翼缘有效宽度的计算,从而做出更好的设计。