试验研究
江世永, 吴泓滔, 江泽申, 赵毅, 周剑, 刘向刚
外包内翻U形钢-混凝土组合梁(简称外包钢组合梁)与普通H形钢组合梁相比,具有承载力高、延性好、节省钢材、耐火和防腐性能好等优点,但目前关于外包钢组合梁负弯矩区受弯性能的研究较少。为了研究外包钢组合梁负弯矩区受弯性能,对4根简支组合梁进行了受弯试验研究,研究参数包括钢梁形式、抗剪连接件形式和纵筋排布方式。对比分析了各试件的破坏模式,基于荷载-挠度曲线和荷载-滑移曲线等试验结果,对其刚度、承载力和延性等力学性能进行了评价。试验结果表明,该组合梁满足完全抗剪连接,混凝土翼板与腹板能够协同工作,具有良好的整体抗弯性能。外包钢组合梁的延性优于H形钢组合梁;槽钢对滑移的抵抗效果和截面裂缝发展的控制效果优于栓钉;采用纵筋集中排布的组合梁,剪力滞后效应相较纵筋均匀排布组合梁更加明显。基于试验结果建立并验证了有限元模型,在此基础上进行了U形钢板厚度、翼板宽厚比和腹板高宽比等参数分析。结果表明:随着U形外包钢厚度的增加,试件纯弯段截面的屈服面积逐渐减小;翼板厚度对试件抗弯性能影响不大;随着腹板高宽比增大,腹板受压区高度升高,混凝土利用率上升;随着翼板宽度的增加,刚度及承载力也随之增加,剪力滞后效应明显。基于平截面假定和完全抗剪连接,提出负弯矩区抗弯承载力计算公式。该公式计算结果与试验及有限元计算结果吻合较好,且具有一定的安全储备,可用于工程设计。