考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合梁-新型非线性纤维梁单元模型

宋福春,苏洪业,刘 帅

(沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁 沈阳 110168)

钢-混凝土组合梁作为一种典型的组合结构形式,充分考虑了钢材和混凝土材料的力学特点,具有恒载小、延性高、施工速度快等显著特点,在现代化桥梁建造中表现出极具竞争力的技术经济优势[1]。近年来,钢-混凝土组合梁在我国桥梁建造中的应用日益广泛,对钢-混凝土组合梁力学性能的研究也得到越来越多的关注[2]。

钢梁与混凝土板界面的抗剪连接键是影响钢-混凝土组合梁组合效应的关键因素[3-4]。设计规范根据剪力键连接程度的不同,将其划分为部分抗剪连接和完全抗剪连接,并指出对部分抗剪连接键应考虑其对结构刚度和承载力的影响[5]。同时,即便是完全抗剪连接设计的组合梁结构,由于栓钉等柔性连接键的变形,界面滑移变形总是不可避免地要发生,界面完全连接仅是一种理想状态[6]。

鉴于此,不少研究学者开展了大量的试验研究测试了界面连接程度对组合梁变形及承载力的影响。张林彦[7]通过缩尺试验梁测试得到,抗剪连接键数目降低62.5%后,结构抗弯承载力降低了约27%。吴霖[8]试验测试了栓钉锈蚀率对组合梁力学性能的影响,测试结果表明,栓钉锈蚀率达到25.86%后,结构抗弯承载力降低5.16%。Y.Xing等[9]开展的试验研究表明界面抗剪连接程度降低26%后试验梁变形增加了12.7%。B.Wang等[10]对4片组合梁的测试结果表明,剪力键连接刚度降低一半,组合梁抗弯承载力降低13.7%。

在理论分析模型研究方面,当前考虑钢-混组合梁界面滑移效应的分析模型主要包括三类:实体有限元模型[11]、双层梁单元模型[12]和单梁模型[13]。……