本文選題：鋼-混凝土組合梁 + 非線性有限元分析��； 參考：《西南交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：鋼-混凝土組合梁是由鋼筋混凝土梁和鋼梁為基礎(chǔ)所開發(fā)的一種新型橋梁結(jié)構(gòu),通過抗剪連接件或開孔鋼板將鋼梁與混凝土翼板連成一個(gè)整體。組合梁充分發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn),形成剛度大、延性好、強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)形式,在建筑與橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已經(jīng)取得了較為廣泛的應(yīng)用。組合梁與鋼梁和鋼筋混凝土梁的主要區(qū)別在于連接兩個(gè)界面的剪力連接件,在荷載作用下由于連接件的存在會(huì)使界面處產(chǎn)生相對(duì)滑移,這將使組合梁的界面行為變得十分復(fù)雜,也將對(duì)組合梁的整體力學(xué)行為產(chǎn)生影響,而現(xiàn)有對(duì)于剪力鍵的荷載-滑移非線性關(guān)系的研究還不全面,與界面滑移非線性行為相關(guān)的理論分析與計(jì)算仍不夠精確,特別是剪力鍵的非線性本構(gòu)關(guān)系對(duì)于組合梁整體力學(xué)行為影響方面的研究尚不完善,因此開展界面非線性行為研究及其對(duì)組合梁整體結(jié)構(gòu)力學(xué)行為影響的研究十分必要。本文主要研究內(nèi)容如下：本文依托國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目“鋼-混凝土組合梁的徐變與非線性耦合效應(yīng)研究”,進(jìn)行鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)推出試驗(yàn),得到試驗(yàn)中剪力鍵的剪力-滑移關(guān)系,并通過對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的總結(jié),選取部分試驗(yàn)中不同類型剪力鍵的剪力-滑移曲線,綜合分析了各類剪力鍵的荷載-滑移非線性特征；其次,總結(jié)組合梁界面行為與結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的基本分析理論,對(duì)組合梁抗彎極限承載力與變形的計(jì)算方法進(jìn)行分類,分別包括考慮滑移和不考慮滑移時(shí)的情況。對(duì)組合梁的界面工作機(jī)理和兩種剪力連接件的力學(xué)性能及其荷載-滑移關(guān)系進(jìn)行總結(jié)分析；第三,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)鋼-混凝土組合梁進(jìn)行實(shí)體建模,選擇合理的界面模擬方法、單元模型與單元連接方式,對(duì)各單元的非線性本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)分析,在此基礎(chǔ)上建立了較為準(zhǔn)確反映組合梁界面行為的有限元分析模型；最后,通過分析幾種不同形式剪力鍵本構(gòu)關(guān)系的差別,獲得不同剪力鍵本構(gòu)關(guān)系的彈性階段、塑性階段、下降階段等特征,將各剪力鍵不同的剪力-滑移關(guān)系納入有限元模型,對(duì)所得到的組合梁的極限承載力、撓度、相對(duì)滑移、截面應(yīng)變分布等結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,討論了不同本構(gòu)關(guān)系特征對(duì)組合梁整體結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響情況。
[Abstract]:Steel-concrete composite beam is a new type of bridge structure developed on the basis of reinforced concrete beam and steel beam. Composite beams give full play to the advantages of the two materials, forming a structure with high stiffness, good ductility and high strength, which has been widely used in the field of building and bridge structure. The main difference between composite beam and steel beam and reinforced concrete beam is that the shear joint is connected to two interfaces. The interface behavior of composite beam will become very complicated because of the relative slip of the interface due to the existence of the connection member under load. It will also affect the overall mechanical behavior of composite beams, but the existing research on the load-slip nonlinear relationship of shear bonds is not comprehensive, and the theoretical analysis and calculation related to the nonlinear behavior of interface slip are still not accurate enough. Especially, the study of nonlinear constitutive relation of shear bond on the whole mechanical behavior of composite beam is not perfect, so it is necessary to study the nonlinear behavior of interface and its influence on the mechanical behavior of composite beam. The main contents of this paper are as follows: based on the project of National Natural Science Foundation Youth Foundation, "study on creep and nonlinear Coupling effect of Steel-Concrete Composite Beams", the steel-concrete composite structure launch test is carried out in this paper. The shear-slip relationship of the shear bond in the test is obtained, and the load-slip nonlinear characteristics of various kinds of shear bond are analyzed synthetically by summarizing the relevant literatures at home and abroad, and selecting the shear-slip curves of different types of shear keys in some tests. Secondly, the basic analysis theory of interface behavior and structural mechanical behavior of composite beam is summarized, and the calculation methods of ultimate bearing capacity and deformation of composite beam are classified, including the case of considering slip and not considering slip, respectively. The interface working mechanism of composite beam, the mechanical properties of two kinds of shear connectors and the load-slip relation are summarized and analyzed. Thirdly, the solid model of steel-concrete composite beam is built by using finite element analysis software ANSYS. Choosing reasonable interface simulation method, element model and element connection mode, the nonlinear constitutive relation of each element is systematically analyzed. On the basis of this, the finite element analysis model which accurately reflects the interface behavior of composite beam is established. By analyzing the differences of constitutive relations of several different forms of shear bond, the characteristics of different constitutive relationships of shear bond such as elastic stage, plastic stage and descending stage are obtained, and the different shear slip relationships of each shear bond are incorporated into the finite element model. The results of ultimate bearing capacity, deflection, relative slip and cross section strain distribution of composite beam are compared and analyzed, and the influence of different constitutive relation characteristics on the mechanical behavior of composite beam is discussed.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U441

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本文編號(hào)：1922509