工程力学 ›› 2020, Vol. 37 ›› Issue (5): 82-93.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0283

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钢-混凝土双面组合作用梁基本力学性能试验研究与数值模拟

李杨1, 任沛琪2, 丁井臻2, 李延涛1, 邢万里2, 宗金辉1   

  1. 1. 河北工业大学土木与交通学院, 天津 300401;
    2. 中国建筑标准设计研究院有限公司, 北京 100048
  • 收稿日期:2019-05-27 修回日期:2019-08-12 出版日期:2020-05-25 发布日期:2019-08-23
  • 通讯作者: 丁井臻(1992-),男,安徽人,结构工程师,硕士,主要从事钢-混凝土组合结构研究(E-mail:syxydjz920850@163.com). E-mail:syxydjz920850@163.com
  • 作者简介:李杨(1992-),男,河北人,硕士生,主要从事钢-混凝土组合结构研究(E-mail:1823144583@qq.com);任沛琪(1991-),女,山东人,工程师,硕士,主要从事结构抗连续倒塌试验和设计方法研究(E-mail:925920618@qq.com);李延涛(1963-),男,河北人,教授,博士,副校长,主要从事结构抗震与控制技术研究(E-mail:lytao@hebut.edu.cn);邢万里(1984-),男,河北人,注册结构工程师,硕士,副所长,主要从事组合结构研究(E-mail:282971374@qq.com);宗金辉(1974-),男,河北人,副教授,博士,主要从事地下结构工程和结构防火分析研究(E-mail:walkerzong@126.com).
  • 基金资助:
    国家重点研发计划"绿色建筑及建筑工业化"重点专项(2017YFC0703401)

EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL SIMULATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF DOUBLE COMPOSITE STEEL-CONCRETE BEAMS

LI Yang1, REN Pei-qi2, DING Jing-zhen2, LI Yan-tao1, XING Wan-li2, ZONG Jin-hui1   

  1. 1. School of Civil and Transportation Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China;
    2. China Institute of Building Standard Design & Research, Beijing 100048, China
  • Received:2019-05-27 Revised:2019-08-12 Online:2020-05-25 Published:2019-08-23

摘要: 为了研究钢-混凝土双面组合作用梁基本力学性能,设计了2个两跨连续组合梁试件,对其进行静力加载试验,并与有限元模拟结果进行对比。研究结果表明:双面组合作用梁下部混凝土板可分担钢梁压力,其组合作用有利于钢梁下翼缘的稳定性,但对于腹板的稳定性不起作用。组合梁在按照完全抗剪连接进行设计时,可不考虑界面滑移的影响;与普通组合作用梁相比,双面组合作用梁抗弯刚度更大,其负弯矩区长度可延长约28.3%。相同荷载作用下,双面组合作用梁负弯矩值较低,可延缓上部混凝土板的开裂,有效控制混凝土板裂缝宽度和裂缝区范围。下部混凝土板长度按照完全抗剪连接设计的最小长度取值即可,不必过长。ABAQUS有限元模型分析结果与试验结果吻合良好,可较好地模拟组合梁受力性能。提高双面组合作用连续梁下部混凝土板的强度,可有效提高组合梁的承载力和刚度,受力更合理。

关键词: 钢-混凝土双面组合作用梁, 组合梁, 静力试验, 有限元分析, 双组合作用

Abstract: To study the mechanical properties of double composite steel-concrete beams, two specimens of two-span continuous composite beams were designed and tested under static load, and compared with the results of finite element simulation. The results showed that the bottom concrete slab of the double composite beam could share the pressure of the steel beam, and its combined action was beneficial to the stability of the bottom flange of the steel beam, but it had no effect on the stability of the web. When the composite beam was designed according to the complete shear connection, the influence of interface slip could be neglected. Compared with the normal composite action, the bending stiffness of double composite beam was larger, and the length of the negative bending moment zone could be extended by about 28.3%. Under the same load, the negative bending moment value of double composite beam was lower, which could delay the cracking of upper concrete slab and effectively control the crack width and crack zone range of concrete slab. The length of bottom concrete slab was in accordance with complete shear resistance, the minimum length of connection design can be established without excessive length. The analysis results of ABAQUS finite element model were in good agreement with the test results, which meant the finite element model in this study can accurately simulate. Improving the strength of the bottom concrete slab of the continuous beam under double composite action can effectively improve the bearing capacity and stiffness of composite beam, and bearing capacity is more reasonable.

Key words: composite steel-concrete beam, composite beam, static test, finite element analysis, double composite action

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2018年11月15日