型钢混凝土悬臂深梁有限元数值模拟

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型钢混凝土(SRC)悬臂深梁是在普通钢筋混凝土(RC)悬臂深梁的基础上加配型钢或钢板而形成的钢-混凝土组合梁。SRC悬臂深梁具有刚度大、承载力高、截面布置灵活,容易满足不同的使用功能等优点,其在工程应用中的前景较为广阔。当前,针对型钢混凝土悬臂深梁的理论及试验研究工作相对较少,尤其在SRC悬臂深梁受力性能的有限元分析方面的研究工作还很欠缺,因此,本文针对SRC悬臂深梁受力性能进行的有限元分析模拟工作具有一定的理论和实践意义。本文以重庆大剧院悬臂梁SRC-2缩尺模型试验为基础,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,基于其自带的混凝土塑性损伤模型,建立了SRC悬臂深梁的有限元分析模型,经对比分析,证明该分析模型能够较为准确的反映SRC悬臂深梁试件的宏观受力特性;在此基础上,通过调整影响SRC悬臂深梁受力性能的主要参数,进一步分析研究了此类SRC构件的受力机理和受力薄弱部位,并针对上述薄弱部位提出了改进措施,主要工作如下:①在课题组前期试验结果的基础上,对比分析了基于混凝土塑性损伤模型的有限元模型在SRC悬臂深梁分析上的有效性与适用性,建立了适合于SRC悬臂深梁的有限元分析模型。②分析讨论了混凝土强度、型钢含钢量、分布筋配筋率、纵筋配筋率等因素对型钢混凝土悬臂梁受力性能的影响,在此基础上明确了影响SRC悬臂梁抗剪承载力的主要因素为混凝土的强度与分布筋配筋率。③针对SRC悬臂深梁的受力机理及其存在的腹板薄弱区,将SRC剪力墙中常见的加设钢板及加设斜撑方法运用到SRC悬臂深梁的改进方案中。采用本文有限元分析模型分析讨论了上述两种方案的优缺点,并进一步提出了一种更加合理的平行双支撑方案。
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