基于软化薄膜元理论的波形钢腹板PC组合箱梁纯扭全过程分析

为解决波形钢腹板PC组合箱梁在纯扭作用下的全过程受力问题,基于软化薄膜元模型(SMMT),结合该桥型的结构及受力特点,建立了一组充分满足平衡条件、变形协调条件及材料本构关系的方程组,根据波形钢腹板未屈服与已屈服两种情况,方程中分别以剪力流连续与剪应变连续来描述钢腹板与混凝土翼板之间的协调关系。在此基础上,给出了求解上述方程组的程序框图,由此建立了针对波形钢腹板PC组合箱梁的纯扭全过程分析模型。对8根已有试件进行验证,结果表明:模型预测的全过程扭矩-扭率曲线与试验曲线吻合良好,包括开裂前的上升段及达到极限状态后的下降段,同时二者在开裂和极限状态下的扭矩与扭率值也非常接近,由此证明了该模型的有效性与准确性。

波形钢腹板PC组合箱梁纯扭全过程分析模型

为准确预测波形钢腹板PC组合箱梁(PCCBGCSWs)在纯扭作用下的全过程受力行为,基于软化薄膜元理论提出了改进软化薄膜元模型(ISMMT).首先,对ISMMT的平衡、变形协调和材料本构方程以及通用求解程序进行了简要介绍;在此基础上,提出了当波形钢腹板、预应力及普通钢筋均处于弹性阶段时的简化求解程序框图,该简化程序仅有一层迭代循环;最后,完成了一根PCCBGCSWs试件的纯扭模型试验,通过试验得到了试件的扭矩-扭率曲线、波形钢腹板和混凝土翼缘板剪应变、预应力和普通钢筋应变等结果,将试验结果与ISMMT预测的理论结果进行了对比,同时将简化求解程序和通用求解程序的求解效率进行了比较.结果表明:ISMMT不仅能准确预测PCCBGCSWs在纯扭作用下的全过程扭矩-扭率曲线,还能模拟各构件的应变发展历程,包括混凝土翼缘板、波形钢腹板、预应力和普通钢筋等;运用ISMMT预测本文模型梁的纯扭全过程受力行为时,若采用通用求解程序进行计算,所需的总迭代次数可高达7.9×10^(6)次,采用简化求解程序最少为5次,最多也仅为193次,可极大提高求解效率;本文ISMMT为PCCBGCSWs的纯扭全过程分析提供了一种有效途径.