1、PDF外文：http:/ 2962 字 出处： Procedia Engineering 14 (2011) 396401 钢混 T 型梁中混凝土收缩效应与局部相互作用 对组合结构变形影响的探究 摘要 由抗剪连接件连接的钢混梁构件的 使用可 以 追溯到半个多世纪 之前。并且它们现在被无处不在地运用于民用建筑 结构 中 。 它们之所以被广泛以及高效的利用是来自于它巧妙利用混凝土承受压力，钢材承担拉力这一原理。通过这种效应可以在混凝土板与钢筋龙骨及钢筋机械连接紧密后，最充分地利用两种不同的材料独有的特性来增强梁的强度和刚度。在不考虑长期作用时混凝
2、土的收缩和徐变效应的情况下， Newmark， Siesss和 Viest于 1951年 已经得出了 经典 的钢混梁构件局部相互作用 的 计算 解决方案 ，方案量化了剪切连接件强度 增加 时梁的强度的增加量，两者之间的关系可以用 双曲三角函数 表示 。 当梁中的混凝土和钢材间没有抗剪连接件连接时，梁的徐变最终挠度是由两种材料的抗弯刚度单独起作用来决定的 ，混凝土板的任意均一的收缩变形都不会对梁后期的变形即徐变量产影 响。另一方面，如果混凝土和钢筋之间的剪力连接 效应 是 刚度无限大的刚接时 ， 由混凝土板变形引起的偏心弯矩效应将会导致梁产生相当大的混凝土 板收缩而导致的后期徐变。因此这样会完全
3、否定这种结合方式最初为加强梁的刚度的效应的设想。从 理论上 讲 ，一个完全 结合方式的 梁 会因由混凝土板的收缩所导致的变形效应而产生比没有任何结合效应所产生的变形效应即徐变更严重。通过 基于虚功 原理的合理计算方法 ，本文提出了 采用 弹性剪切连接 件来抵抗混凝土板收缩变形的解决方案，其重点是确定 旨在减少变形的局部相互作用产生的是的抵抗减小作用还是反向增大作用，并判定出造成梁徐变的原因是较严重的混凝土收缩变形。该解决方案可用于优化梁的后期徐变效应 ， 即适合运用于设计设计过程中的控制作用。 关 键词 ：组合梁 ；收 缩变形 ；徐变 ；局部 相互作用 ；非线性 1
4、引言 本文 考虑了钢混组合梁内尤其是在 T 型钢混组合梁中局部相互作用的 具体 效应 和 由于收缩而产生的具体的局部相互作用。 它 以配套文献1 （布拉德福德 大学 2010 年） 所论证并以其为基础所发展的普遍原理为理论基础 ，并只 考虑了 梁的挠度。 图 表 1： 组合梁结构横断面及切应力示意图 2. 材料特性 图 1 显示了 设有支撑的组合 T 型梁的 横断 面 ，其所应用的 四种材料包括：（一）混凝土板，（二）传统的 加强筋， （三）钢龙骨， （ 四 ）剪 切 连接件， 对于该梁力学 性能 的 建模，如下面的描述 ： &nb
5、sp;在本文中 ，钢龙骨和传统的 受力钢筋都处于结构变形的的弹性变形区域内，弹性模量统一取为 Es 。在配套文献 （布拉德福德大学 2011 年），也是做了 相同的假设 。 其意义就是说， 混凝土被视为无裂纹 受力， 其粘弹性 会随着混凝土 收缩和徐变响应 发展 。 收缩应变 sh 和徐变应变 cr 都被假定为 沿板断面深度方向保持连续性 。 配套 文件（布拉德福德大学2011 年）表 明， 理论上 的混凝土应变 值应取为 ： ),(1 )(),(),( 000 tt ttttt shccm &nb
6、sp; 公式 （ 1） 同时 混凝土应力 值应取为 ： )()0,(),(),( 00 tttttEtt shcec ， 公式 （ 2） 混凝土板形心 龙骨形心 曲率 切应 力
7、 2 其中 0tt 是第一次加载 时间 ， icr TTTT /),(),( 为 徐变协同效应 ， i为瞬时应变， cr 是 最终 混凝土应变： )1/( ce EE ,其中 E 是最终有效弹性模量 ， cE 是短期的混凝土弹性模量。 这些典型定义量是专门用来计量徐变量的变化和混凝土板的收缩应力相互作用关系。同时，配套文献（ 布拉德福德 大学 2011）提出 一些利用经验数据形式，能代表性的表示梁变形反应的详细资料。 徐变系数 &nb
8、sp; 混凝土收缩应力 图 表 2：典型的 混凝土 收缩和 及后期 徐变的数据。 剪力连接 件 的反应 情况 通常是凭 经验 通过 标准 压力试验评估的（ Oehlers 教授， 布拉德福德 大学 1995 年） 。 在材料的响应线性范围是明显的 的线性 关系 。 剪切连接 件的应力 反应 大小 ，可以由一个 剪切应力 相对滑移变形 S 来量化。 它由接触面的剪切应力 Fi 决定的。 其中 ksFi &nbs
9、p; 公式 （ 3） 其中 k 是单位的剪力连 接件单位 刚度 ，计算方式为 2LF ， 它 在本文 被看为常量 。 3。 虚功定理 正如配套文件 （布拉德福德大学 2011） 所做的 假设 一样 ，假设 组合梁仅仅产生单一方向的弯曲变形，这时是假定其在其整个跨长 L 上仅受 均布且 持续 稳定 强度 荷载 q 的负载， 并且 在施工过程中 要有侧向 支撑。 进一步假 设结构的各组成成员通过受力钢筋及刚龙骨的作用是关于 y 轴对称的，并且弯曲曲率 在混凝土和 受力钢筋及 龙骨 中看做 是相同的 。 混凝土的 几何形心 ，以及受力钢筋 和 钢筋 龙骨 的几何形心分别定位 为如图表 1 所示 的 cd ， rd 和 sd 。并且混凝土及钢筋接触面的定位点 id 位于顶
