剪力连接与腹板高厚比对钢-混凝土组合箱梁性能影响研究

"这篇论文是2012年由中南大学土木工程学院的周凌宇、余志武和贺桂超共同发表于《中南大学学报(自然科学版)》第43卷第12期的一篇研究，主要探讨了大跨度开口钢箱混凝土组合梁的工作性能，特别是剪力连接程度和腹板高厚比对其非线性性能、极限承载力和破坏方式的影响。" 正文: 在大跨度桥梁工程中，钢-混凝土组合箱梁因其独特的力学性能和经济效益而被广泛采用。本文通过进行三个具有不同设计参数的组合箱梁抗弯性能试验，深入研究了剪力连接方式和腹板高厚比这两个关键因素如何影响梁的非线性响应和破坏模式。 试验结果显示，组合箱梁的破坏模式与剪力连接程度密切相关。当剪力连接完全时，梁的截面遵循平截面假定，即在受弯过程中截面保持平面不变，这保证了结构的稳定性和计算的简化。然而，当剪力连接不完全时，平截面假定失效，可能导致结构性能的复杂化和不可预测的破坏方式。试验中的破坏模式主要包括弯曲破坏（由于梁体材料屈服引起的弯曲变形过大导致破坏）、失稳破坏（梁体因局部或整体稳定性丧失而破坏）以及滑移破坏（混凝土面板与钢箱梁间的相对滑动造成破坏）。 腹板高厚比也是影响梁工作性能的重要因素。较高的腹板高厚比可能导致梁的刚度增加，提高其抵抗弯矩的能力，但同时也可能增加失稳的风险。反之，较小的腹板高厚比可能会导致梁在较低荷载下发生滑移破坏。 在正常荷载作用下，组合箱梁通常处于弹性工作状态，即应力应变关系遵循胡克定律，梁体未发生永久变形。然而，在荷载增大到一定程度后，梁进入弹塑性阶段，此时滑移与荷载的关系不再是简单的线性关系，滑移曲线会出现转折点，这反映了钢和混凝土之间的相互作用变得更加复杂。 此外，研究还关注了梁的挠度变化和滑移效应。在弹性阶段，滑移量与荷载成正比，而在弹塑性阶段，由于材料的非线性行为，滑移曲线会表现出非比例增长，这可能影响梁的整体工作性能和承载力。因此，理解和控制这些效应对于设计安全、经济且耐用的大跨度开口钢箱混凝土组合梁至关重要。 该研究为理解钢-混凝土组合箱梁的工作性能提供了实验数据和理论依据，对于优化桥梁结构设计，尤其是大跨度结构的设计，具有重要的指导意义。同时，这些发现也有助于未来在结构分析和设计中更准确地考虑剪力连接程度和腹板高厚比的影响，从而提高桥梁的安全性和耐久性。