負(fù)彎矩作用下鋼-混凝土組合箱梁畸變屈曲分析.pdf

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1、華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第43卷第2期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo1．43NO．22015年2月(NaturalScienceEdition)February2015文章編號(hào)：1000—565X(2015)02-0075-06負(fù)彎矩作用下鋼一混凝土組合箱梁畸變屈曲分析術(shù)周旺保蔣麗忠李書進(jìn)孔凡(1．武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢430070；2．中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410075)摘要：畸變屈曲負(fù)彎矩區(qū)是鋼一混凝土組合箱粱的最重要屈曲模式之一，而鋼梁底板的轉(zhuǎn)動(dòng)及側(cè)向約束剛度是影響其畸變屈曲的關(guān)鍵因素．文中對(duì)鋼一

2、混凝土組合箱梁負(fù)彎矩區(qū)鋼梁底板的等效側(cè)向及轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度進(jìn)行了分析，結(jié)果表明鋼梁底板側(cè)向及轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度均與外荷載有耦合關(guān)系；基于鋼梁底板側(cè)向及轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度計(jì)算公式，利用彈性地基梁法推導(dǎo)了組合箱梁畸變屈曲臨界應(yīng)力計(jì)算公式，并進(jìn)一步獲得組合箱梁畸變屈曲臨界彎矩；最后通過算例將該方法與ANSYS有限元法進(jìn)行對(duì)比．算例分析表明：負(fù)彎矩作用下組合箱梁畸變屈曲臨界荷載受構(gòu)件長(zhǎng)度影響較??；負(fù)彎矩作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度折減系數(shù)取0．5時(shí)，該方法屈曲彎矩計(jì)算結(jié)果與ANSYS有限元計(jì)算結(jié)果吻合良好．該方法利用了更為科學(xué)的鋼梁底板側(cè)向及轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度，考慮了負(fù)彎矩區(qū)底板和腹板的耦合失穩(wěn)，計(jì)算方法物理意義更為明確，同時(shí)

3、該計(jì)算方法較為簡(jiǎn)便，為變軸力作用下組合箱梁畸變屈曲臨界荷載計(jì)算方法提供了理論基礎(chǔ)．關(guān)鍵詞：鋼一混凝土組合箱梁；畸變屈曲；轉(zhuǎn)動(dòng)約束剛度；側(cè)向約束剛度；屈曲彎矩中圖分類號(hào)：TU398．9；TU312；TU973．2doi：10．3969／j．issn．1000-565X．2015．02．011鋼一混凝土組合箱梁由鋼梁通過抗剪連接件與進(jìn)行了參數(shù)分析．聶建國(guó)等運(yùn)用瑞利一里茲能量混凝土板形成整體，共同承受外部荷載的作用．在實(shí)法推導(dǎo)出了翼板完全斷開的工字鋼混凝土組合梁側(cè)際樓板結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榛炷烈砭壈宓目古偠群蛡?cè)扭失穩(wěn)模式的臨界彎矩計(jì)算公式．Ye等刮以彈性向剛度很大，所以在組合箱梁的負(fù)彎矩區(qū)域，鋼梁受

4、地基壓桿彎扭屈曲代替工字鋼約束畸變屈曲的方法到混凝土板側(cè)向和扭轉(zhuǎn)約束作用．鋼梁底板在承受對(duì)工字鋼組合梁畸變屈曲性能進(jìn)行了研究，并指出較大的不利分布荷載發(fā)生屈曲時(shí)，產(chǎn)生側(cè)向變形的彈性地基梁法比能量變分法更為合理．Svensson、同時(shí)伴隨著鋼梁腹板的橫向變形，即畸變屈曲，因此Williams等刮相繼對(duì)彈性地基梁方法進(jìn)行了拓展，畸變屈曲為負(fù)彎矩作用下鋼一混凝土組合箱梁的主如增加樓板剛度貢獻(xiàn)和腹板參與面積等．周旺保要屈曲模式．等對(duì)工字鋼一混凝土組合梁的腹板轉(zhuǎn)動(dòng)和側(cè)向目前，對(duì)鋼一混凝土組合梁穩(wěn)定性能的研究一約束剛度進(jìn)行了深入研究，獲得了工字鋼一混凝土般采用數(shù)值計(jì)算方法或簡(jiǎn)化理論計(jì)算方法．Lee、V

5、r—組合梁畸變屈曲高精度解析解．劉沐宇等采用能celj等利用數(shù)值方法分別對(duì)普通工字鋼連續(xù)梁量變分法構(gòu)建了剪切應(yīng)力作用下考慮彈性轉(zhuǎn)動(dòng)約束和組合連續(xù)梁非線性基本屈曲性能進(jìn)行了研究，并邊界的工字鋼一混凝土組合梁高腹板的臨界屈曲應(yīng)收稿日期：2014-07—16基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51408449，51378502)；武漢理工大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2014一IV-049)Foundationitem：SupposedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(5140849，51378502)作者簡(jiǎn)介：周旺保(198

6、2一)，男，博士，講師，主要從事鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及抗震研究．E．mail：zhwb@whut．edu．cn76華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第43卷力計(jì)算模型，基于彈性薄板理論分析了混凝土橋面為了簡(jiǎn)化計(jì)算，文中做如下假定[12-18]：板、剪力釘、鋼翼緣板結(jié)構(gòu)特性、材料參數(shù)與邊界彈(1)混凝土板的側(cè)向彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)性轉(zhuǎn)動(dòng)約束系數(shù)之間的關(guān)系．童根樹等采用能量較大，鋼梁上翼緣受到混凝土板的約束不能發(fā)生側(cè)法獲得了工字鋼一混凝土組合梁下翼緣彈性畸變屈曲向和扭轉(zhuǎn)變形；臨界應(yīng)力，并在大量數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)上獲得了工字鋼一(2)不考慮混凝土的抗拉能力；混凝土組合梁畸變屈曲臨界荷載的實(shí)用計(jì)算公式．

7、(3)鋼梁底板兩側(cè)受鋼梁腹板的豎向約束作用上述研究對(duì)象基本為工字鋼一混凝土組合梁，很大，即取鋼梁底板豎向約束剛度k=∞．對(duì)于鋼一混凝土組合箱梁畸變屈曲方面的研究尚不根據(jù)上述基本假定，組合箱梁畸變屈曲模型可簡(jiǎn)多見．文獻(xiàn)[13．16]的研究表明：純彎矩作用下組合化為水平和扭轉(zhuǎn)方向受彈簧約束、豎向受剛性約束的梁畸變屈曲臨界荷載計(jì)算方法是變軸力作用下畸變薄板約束扭轉(zhuǎn)問題，其簡(jiǎn)化計(jì)算模型如圖2所示．屈曲臨界荷載計(jì)算方法的基礎(chǔ)．本研