钢混凝土组合梁正弯矩区截面的组合抗剪性能

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摘要:为研究钢混凝土组合梁正弯矩区的复合抗剪能力,对16根密实截面钢混凝土组合梁的组合抗剪性能进行了试验研究。试件全部简支,跨中两点对称单调静力加载。试验结果表明,钢混凝土组合梁截面的组合抗剪承载力为现行有关规范计算值的1.06～2.88倍;为同剪跨比(剪跨比为1.0和2.0时)纯钢梁的1.26～1.72倍。混凝土翼板对组合梁的抗剪承载力有明显的贡献。组合梁的破坏形态不仅与组合梁的剪跨比有关,而且与钢梁的剪跨比有关。

关键词:钢混凝土组合梁;组合抗剪性能;混凝土翼板作用;剪跨比

近年来,钢混凝土组合梁结构在我国发展很快,在建筑和桥梁结构等领域已经得到越来越多的应用[1]。钢梁通过连接件与钢筋混凝土翼板组合后,其抗弯强度和刚度显著提高。由于组合梁的钢梁部分比相应纯钢梁的腹板高度小,故在某些情况下(如采用宽翼缘H型钢或剪跨比较小的情况),组合梁的剪力有可能起控制作用,可能出现仅仅依靠组合梁钢梁腹板抗剪不足的情况。

目前各国有关规范都规定按塑性理论设计时,组合截面的竖向抗剪计算均不计混凝土翼缘部分的
影响,仅考虑钢梁腹板的抗剪作用。

文[2～4]试验研究表明,混凝土翼板占总抗剪能力20%左右;对于纤细截面(按欧洲规范4为第四类截面)组合梁,混凝土翼板占总抗剪能力高达50%[5]。文[6]研究表明,钢混凝土组合梁中,钢梁腹板仅占总抗剪能力的60%～70%。在剪力起主要控制作用的情况下,单纯依靠加大腹板的厚度是不经济的。事实上,钢梁和混凝土翼缘通过连接件连成整体共同工作,截面抗弯按整体截面考虑,抗剪也可以按组合作用来考虑。因此,对钢混凝土组合梁的组合抗剪作用进行试验研究,有利于进一步提高组合梁的经济效益。

本文主要介绍关于钢混凝土组合梁抗剪试验的基本情况和主要试验结果。

1试验

1.1试验参数

试验共设计钢混凝土简支组合梁试件16个。主要改变的参数有组合梁的剪跨比λ、混凝土翼板
的厚度hf和宽度be。试验仅考虑密实截面组合梁(钢梁板件宽厚比满足塑性设计要求的组合梁),翼板混凝土为普通混凝土。为了对比,专门设计纯钢梁试件2个,纯钢梁的截面尺寸同组合梁的钢梁截面 尺寸。钢梁翼缘的屈服强度ff=273MPa,钢梁腹板的屈服强度fw=340MPa。各试件参数变化如表1、表2所示。其中fcu表示混凝土立方体(150mm× 150mm×150mm)强度,参数a,b见图1所示。

1.2加载方案和试验步骤

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