钢筋混凝土槽形薄壁梁弯剪扭复合作用非线性分析

混凝土槽形薄壁梁近年来在城市轨道交通桥梁中得到了广泛应用,但其在弯剪扭复合作用下的力学性能研究相对滞后,已制约了其应用和发展。基于Vlasov开口薄壁构件弹性理论及本课题组所建立的钢筋混凝土槽形薄壁纯扭构件非线性分析模型,引入弯矩的影响,建立了钢筋混凝土槽形薄壁梁弯剪扭复合作用的非线性模型。该模型考虑了裂缝出现前后自由扭转刚度的变化;借助条带法、面积等效代换和修正坐标系等方法,得到翘曲扭转刚度与扭转角二阶导数的关系;最后采用四阶龙格-库塔法求解扭转平衡微分方程,得到扭矩-扭转角全过程曲线。根据求解过程编制了非线性分析程序,分析结果与本课题组已完成的两根梁的试验结果吻合良好,表明所建立的力学模型及分析程序可应用于弯剪扭复合作用下开口薄壁梁的受力分析和承载力预测。

弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法

基于弯-剪-扭复合作用下U形薄壁混凝土梁的试验和数值模拟参数分析研究成果,提出U形梁约束扭转内力翘曲弯矩Mω和翘曲扭矩Tω的等效方法,进而提出弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法。对考虑扭转翘曲、不考虑扭转翘曲2种情况下的设计内力和计算极限荷载的结果进行对比分析。结果表明:2种情况下所得到的设计内力在内力类别和数值上均差异显著;当扭弯比较小(约小于1∶8)时,忽略扭转翘曲时得到的极限荷载计算值偏大;当扭弯比较大(约大于1∶8)时,忽略扭转翘曲时得到的极限荷载计算值偏小。

钢筋混凝土U形薄壁梁弯-剪-扭复合受力性能试验研究

U形薄壁混凝土梁主要用于城市轨道交通工程,受弯-剪-扭复合作用。本文通过试验研究了一根大尺寸钢筋混凝土U形薄壁梁在弯-剪-扭复合作用下的力学性能,包括裂缝的发展与分布、钢筋应变分布以及破坏形态等。试验结果表明:弯-剪-扭复合作用下的U形薄壁混凝土梁呈现明显的空间受力特征,表现为裂缝和钢筋应变在两侧腹板上显著差异分布,同时,腹板内外侧斜裂缝以及箍筋应变的分布也存在明显差异;加载过程中纵筋应变在跨中和支座沿截面高度方向的分布基本符合平截面假定,纵筋应变沿梁跨近似线性分布;弯-剪-扭复合作用下钢筋混凝土U形薄壁梁出现了受弯矩和翘曲弯矩影响的延性弯曲破坏,且破坏仅发生在加载侧腹板,而非加载侧腹板处于相对低应力状态。