【摘 要】
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针对传统钢-混凝土组合梁中混凝土板抗拉强度低、自重大、抗剪连接件附近易发生混凝土板开裂等问题,提出采用超高性能混凝土（UHPC）与钢梁结合形成钢-超高性能混凝土组合梁来提高构件的抗裂性、降低构件应力水平,利用UHPC优异的力学性能改善传统组合梁的问题。目前,国内外有关常规混凝土组合梁的研究已较多,对钢-UHPC组合梁研究处于起步阶段。本文通过数值模拟和理论分析相结合对钢-UHPC组合梁力学性能展开
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针对传统钢-混凝土组合梁中混凝土板抗拉强度低、自重大、抗剪连接件附近易发生混凝土板开裂等问题,提出采用超高性能混凝土（UHPC）与钢梁结合形成钢-超高性能混凝土组合梁来提高构件的抗裂性、降低构件应力水平,利用UHPC优异的力学性能改善传统组合梁的问题。目前,国内外有关常规混凝土组合梁的研究已较多,对钢-UHPC组合梁研究处于起步阶段。本文通过数值模拟和理论分析相结合对钢-UHPC组合梁力学性能展开研究,主要完成以下工作:（1）栓钉抗剪性能研究。采用ABAQUS建立基于栓钉连接的钢-UHPC组合构件推出试验,分析UHPC中栓钉荷载-位移曲线、抗剪承载力、抗剪刚度、延性等抗剪性能,并利用精细有限元模型进行相关参数分析。结果表明:UHPC中栓钉连接件破坏形态为栓钉剪断破坏;栓钉高度对抗剪性能影响较小,栓钉抗剪性能主要受栓钉直径影响,其次受栓钉抗拉强度影响,与二者呈正相关关系;参考有限元结果改进现有栓钉抗剪承载力计算公式,验证表明公式可有效计算UHPC中栓钉抗剪承载力。（2）槽钢抗剪性能研究。采用ABAQUS建立基于槽钢连接的钢-UHPC组合构件推出试验,分析UHPC中槽钢荷载-位移曲线、抗剪承载力、抗剪刚度、延性等抗剪性能,并利用精细有限元模型进行相关参数分析。结果表明:UHPC中槽钢连接件破坏形态为槽钢腹板剪断破坏;槽钢高度对抗剪性能无影响,槽钢腹板和翼缘厚度增加有助于提高其承载力,对刚度影响较小,槽钢长度增加可显著提升其抗剪性能;参考弹性地基梁理论提出槽钢抗剪刚度计算公式,验证表明公式可有效计算槽钢连接件抗剪刚度。（3）钢-普通混凝土组合结构与钢-UHPC组合结构抗弯性能对比研究。建立以栓钉为连接件的钢-普通混凝土组合结构梁和钢-UHPC组合结构梁数值分析模型,对两者抗弯性能进行对比。结果表明:用UHPC代替普通混凝土可以使得组合梁承载力得到显著提升,相同荷载下挠度明显降低,展现出优越的力学性能;采用本文修正的折减刚度法可以更好计算钢-UHPC组合梁变形挠度;相同荷载下钢梁与UHPC相对滑移较普通混凝土减少70%左右,更符合组合梁平截面假定。（4）钢-UHPC组合结构抗弯性能参数分析。对影响钢-UHPC组合梁受弯性能主要参数进行探讨,结果表明:栓钉直径和抗剪连接度对组合梁力学性能影响较大,采用大直径栓钉和完全抗剪连接的组合梁弹性阶段和塑性阶段承载力均得到提升,界面滑移显著减小;钢梁屈服强度提升和下翼缘厚度增加可有效提高组合梁承载力,对界面滑移影响较小;混凝土强度对组合梁承载力影响较小,可一定程度降低界面滑移,混凝土厚度增加可提高组合梁承载力,对界面滑移影响较小。图[63]表[18]参[86]
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