負彎矩作用下鋼-混凝土組合箱梁畸變屈曲分析.pdf

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1、華南理工大學學報(自然科學版)第43卷第2期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo1．43NO．22015年2月(NaturalScienceEdition)February2015文章編號：1000—565X(2015)02-0075-06負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孔凡(1．武漢理工大學土木工程與建筑學院，湖北武漢430070；2．中南大學土木工程學院，湖南長沙410075)摘要：畸變屈曲負彎矩區(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．文中對鋼一

2、混凝土組合箱梁負彎矩區(qū)鋼梁底板的等效側(cè)向及轉(zhuǎn)動約束剛度進行了分析，結(jié)果表明鋼梁底板側(cè)向及轉(zhuǎn)動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)動約束剛度計算公式，利用彈性地基梁法推導(dǎo)了組合箱梁畸變屈曲臨界應(yīng)力計算公式，并進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有限元法進行對比．算例分析表明：負彎矩作用下組合箱梁畸變屈曲臨界荷載受構(gòu)件長度影響較??；負彎矩作用下，轉(zhuǎn)動約束剛度折減系數(shù)取0．5時，該方法屈曲彎矩計算結(jié)果與ANSYS有限元計算結(jié)果吻合良好．該方法利用了更為科學的鋼梁底板側(cè)向及轉(zhuǎn)動約束剛度，考慮了負彎矩區(qū)底板和腹板的耦合失穩(wěn)，計算方法物理意義更為明確，同時

3、該計算方法較為簡便，為變軸力作用下組合箱梁畸變屈曲臨界荷載計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)動約束剛度；側(cè)向約束剛度；屈曲彎矩中圖分類號：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行了參數(shù)分析．聶建國等運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，因為混凝土翼緣板的抗扭剛度和側(cè)扭失穩(wěn)模式的臨界彎矩計算公式．Ye等刮以彈性向剛度很大，所以在組合箱梁的負彎矩區(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．鋼梁底板在承受對工字鋼組合梁畸變屈曲性能進行了研究，并指出較大的不利分布荷載發(fā)生屈曲時，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等刮相繼對彈性地基梁方法進行了拓展，畸變屈曲為負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和腹板參與面積等．周旺保要屈曲模式．等對工字鋼一混凝土組合梁的腹板轉(zhuǎn)動和側(cè)向目前，對鋼一混凝土組合梁穩(wěn)定性能的研究一約束剛度進行了深入研究，獲得了工字鋼一混凝土般采用數(shù)值計算方法或簡化理論計算方法．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)動約束和組合連續(xù)梁非線性基本屈曲性能進行了研究，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基金項目：國家自然科學基金資助項目(51408449，51378502)；武漢理工大學中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(2014一IV-049)Foundationitem：SupposedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(5140849，51378502)作者簡介：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華南理工大學學報(自然科學版)第43卷力計算模型，基于彈性薄板理論分析了混凝土橋面為了簡化計算，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)剛度相對性轉(zhuǎn)動約束系數(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用計算公式．

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多見．文獻[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算方法是變軸力作用下畸變薄板約束扭轉(zhuǎn)問題，其簡化計算模型如圖2所示．屈曲臨界荷載計算方法的基礎(chǔ)．本研