[硕士]钢—活性粉末混凝土简支组合梁受力性能研究

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内容简介

　　[硕士]钢—活性粉末混凝土简支组合梁受力性能研究　　学科专业:桥梁与隧道工程　　授予学位：硕士 　　学位授予单位：北京交通大学　　学位年度：2007　　 钢一普通混凝土组合梁(C50及以下，简称普通组合梁)具有自重轻、经济性能好、施工方便等优点，它充分发挥了钢(受拉)和混凝土(受压)两种不同材料的特点，在工程实践中已得到越来越多的应用。虽然普通组合梁具有上述明显优势，但由于材料本身的限制，存在一些如抗拉强度低、极易开裂、连接性能在长期荷载作用下容易劣化等缺陷。本文拟从提高材料性能的角度，将超高强度、高韧性、高耐久性、低孔隙率、环保的活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简称RPC)引入到组合梁领域，使之与钢梁相结合，形成钢一RPC组合梁(简称RPC组合梁)，利用RPC超高的力学性能和优良的耐久性，进一步改善组合梁受力性能。　　 本文采用对比分析的思路，首先利用ANSYS软件对文献中有试验结果的普通组合梁进行了非线性分析，将计算结果与文献中的计算结果及其试验数据进行了比较，结果吻合良好;然后根据经过验证的有限元模型，在其它参数不变的条件下，将混凝土板更换为RPC板，用ANSYS对RPC组合梁进行了全过程非线性分析，并对RPC板厚、钢梁屈服强度和钢梁截面尺寸进行了参数分析，在计算结果的基础上对RPC组合梁的曲率延性、位移延性和转角延性进行了研究;最后对钢-RPC剪力连接件的设计提出了建议。　　 经过与普通组合梁的对比分析，发现相同条件下RPC组合梁的承载能力明显高于普通组合梁，由于RPC抗压强度很高，发生过大塑性变形时尚不能达到极限压应变，故RPC简支组合梁应以钢梁下翼缘达到极限拉应变(本文假设为0.01)作为承载能力极限状态的标志;正常使用条件下RPC翼板下缘不会发生开裂，并且由于RPC弹性模量大，相同尺寸时RPC组合梁的截面刚度比普通组合梁大;在组合梁受力性能相同的条件下，RPC组合梁的翼板比普通混凝土板减薄巧%以上，可进一步增大跨度;通过参数分析发现:提高钢材强度等级，或增加钢梁下翼缘的面积，均可有效提高RPC组合梁的极限承载力，并使其压应力达到更高的水平;如果允许钢材进入强化阶段，RPC组合梁的延性比普通组合梁大得多，且由于栓钉最小间距的限制使RPC组合梁有可能达不到完全连接。　　 将RPC作为翼板应用于组合梁，可以进一步减轻翼板自重、增大跨度，减少后期维护费用，提高经济效益，拓宽其在工程中的应用范围，有良好的应用前景。

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