《徐變和收縮影響下鋼-混凝土組合梁長期力學計算》介紹了采用解析計算法、數(shù)值模擬法、實驗分析法分別計算徐變和收縮影響下鋼—混凝土組合梁長期受力情況,并對理論結果和實驗結果進行了對比,對鋼—混凝土組合梁設計具有較強的參考意義。
鋼,混凝土組合梁在世界各國的橋梁、多高層建筑、多層工業(yè)廠房中的應用越來越廣,已成為結構體系的重要發(fā)展方向之一,具有顯著的技術經濟效益和廣泛的應用前景。組合梁由鋼材和混凝土兩種性質完全不同的材料組合而成,鋼是一種比較理想的均質材料,而混凝土則是一種復雜的多相復合材料,在長期荷載作用下,混凝土會發(fā)生徐變、收縮、應力松弛等復雜的耦合現(xiàn)象。其中,徐變的最終應變一般會達到初始應變的1-3倍,而鋼材在常溫且應力低于屈服強度時不產生徐變,二者之間通過抗剪連接件相連,鋼梁會阻止混凝土的徐變變形,導致組合梁內部發(fā)生應力重分布,進一步使結構變形發(fā)生改變。這對撓度要求比較嚴格的結構,如軌道交通梁是非常不利的,直接影響結構的使用功能,甚至危及人身安全。在超靜定結構中,結構變形的改變會導致約束次內力的產生,增加了應力方程求解的難度;對于預應力組合梁就更復雜了,徐變會引起鋼索預應力損失,預應力的損失又會影響組合截面應力,將使預應力組合梁長期受力性能更加復雜。
目前我國的規(guī)范還未對組合梁徐變應力重分布的計算進行介紹,相關的文獻也很少,不成體系;在國外,見過一些研究的相關報道,但是這些研究不夠深入,未達到普遍統(tǒng)一的認識,各國設計規(guī)范也未給出相應的計算條款,這方面的理論研究嚴重滯后于組合梁的應用和發(fā)展。因此,提出組合梁徐變應力重分布的計算方法成為亟待解決的問題,準確估計組合梁在徐變作用下的應力重分布大小,預測混凝土的徐變時效行為特征對保證組合梁的耐久性和安全性有著重要的理論意義和實用價值。
韓春秀,女,云南民族大學副教授、博士;專業(yè)方向:鋼—混凝土組合結構力學計算、裝配式建筑系統(tǒng)研發(fā)與設計;主持國家自然科學基金1項,主持云南省科技計劃面上項目1項,主持云南省科學研究基金重點項目1項、云南省科學研究基金一般項目1項;主持校級教學改革項目1項;參與國家自然科學基金項目4項;以第1作者發(fā)表學術論文20余篇(其中SCI/EI檢索7篇),出版專著1部,出版教材2本,獲得國家實用新型專利2項,獲得市級科技論文獎勵1項,校級教學獎勵5項;指導學生參加大學生結構設計競賽,獲得優(yōu)秀指導教師2項。
第1章 緒論
1.1 鋼-混凝土組合梁的長期力學性能
1.1.1 混凝土徐變和收縮的時程關系曲線
1.1.2 考慮徐變和收縮的混凝土本構關系
1.1.3 混凝土徐變和收縮效應的結構分析方法
1.2 目前存在和待解決的問題
1.3 國內外研究現(xiàn)狀
第2章 解析計算——組合梁徐變和收縮效應計算的解析方法推導
2.1 計算中采用的基本理論和參數(shù)
2.1.1 基本假定
2.1.2 徐變系數(shù)與收縮應變
2.1.3 徐變(收縮)本構方程
2.2 內力分配法
2.2.1 內力分配法推導過程
2.2.2 內力分配法算例分析
2.3 直接法
2.3.1 材料換算系數(shù)mA幀I?
2.3.2 徐變調整系數(shù)谹、豂
2.3.3 收縮調整系數(shù)谹sh、豂sh
2.3.4 混凝土截面有效厚度dcr
2.3.5 直接法算例分析
2.4 本章小結
2.4.1 主要完成內容
2.4.2 結論和規(guī)律
第3章 數(shù)值模擬——驗證解析計算結果和關鍵影響因素分析
3.1 混凝土徐變(收縮)本構關系在軟件中的實現(xiàn)
3.1.1 徐變本構方程系數(shù)
3.1.2 收縮本構方程系數(shù)
3.1.3 算例驗證
3.2 考慮徐變和收縮影響的組合梁數(shù)值模擬分析
3.2.1 模型單元
3.2.2 模型材料
3.2.3 收斂控制
3.2.4 模型建立
3.2.5 結果分析
3.3 影響組合梁徐變的關鍵因素分析
3.4 本章小結
3.4.1 主要完成內容
3.4.2 結論和規(guī)律
第4章 試驗分析——對比解析和數(shù)值計算結果及組合梁力學規(guī)律分析
4.1 試驗設計方案
4.2 試驗前期準備
4.2.1 小型預試驗,觀測應變儀的準確性和適用性
4.2.2 試驗廠房搭建
4.3 試件制作及測試
4.4 材料基本力學性能
4.4.1 混凝土基本力學性能
4.4.2 鋼材基本力學性能
4.5 試驗結果與分析
4.5.1 實測數(shù)據(jù)的有效性分析
4.5.2 實測數(shù)據(jù)定性對比分析
4.5.3 解析、數(shù)值和試驗結果定量對比分析
4.6 本章小結
4.6.1 主要完成內容
4.6.2 結論和規(guī)律
附錄 組合梁徐變收縮重分布內力的微分方程組求解過程
參考文獻