单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究

为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。

基于变分原理的改进型波形钢腹板箱梁的挠度计算

针对钢底板-波形钢腹板箱梁的挠度计算方法进行研究,将组合截面的广义位移细分为顶板、翼缘和底板,以精确模拟组合截面的纵向位移特征。同时,引入两种材料模量参数进行修正,以余弦能量变分原理,建立广义位移矩阵方程组,并求解。通过以上修正计算,得到结论如下:修正解≥有限元解≥试验值≥未修正解≥初等梁理论解。参照有限元值对比后,修正解的偏差率为(1.2~1.5)%,偏安全。未修正解为(-4.3~-9.3)%,初等梁理论解为(-7.4~-14.5)%。表明除了剪切变形外,有效面积减小以及钢、砼的材料模量差异对主梁挠曲有影响。