型钢混凝土梁受扭性能实验与非线性有限元分析

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型钢混凝土结构(SRC)以其承载力高,抗震性能好等优点在实际工程中得到了广泛的应用。目前,国内外对型钢混凝土结构的研究主要集中在正截面受弯、斜截面受剪、构件的节点受力机理以及抗震性能等方面,而对其受扭性能方面的研究较少,但是弯扭、剪扭以及弯剪扭等复合受力形式的构件在实际工程中普遍存在。因此,对型钢混凝土复合受扭构件的深入研究有着重要的现实意义和广阔的工程应用前景。  有限元分析能够较准确的得到多种结构构件的受力性能,在研究中发挥着越来越重要的作用。本文结合试验研究与数值模拟揭示了复合扭矩作用下型钢混凝土梁的受力机理,解决了数值模拟方法中单元的选取、材料本构关系的选取以及相关参数的确定等问题。  通过利用ABAQUS软件建立型钢混凝土受扭构件在单调荷载作用下的有限元模型并进行非线性计算分析。将有限元计算得到的扭矩-扭率曲线、开裂扭矩、极限扭矩与试验结果进行了对比,总体结果吻合良好;分析了混凝土、型钢和钢筋的应力分布以及构件的裂缝发展规律;对型钢混凝土梁在复合受扭作用下的配钢率、配箍率、弯扭比、扭剪比、混凝土强度等影响因素进行了非线性有限元分析,确定了主要影响因素对构件的承载力和变形性能的变化规律。  研究表明,弯扭比和剪扭比是重要的影响因素。过大的弯扭比或剪扭比,对试件的抗扭承载力不利,构件由扭形破坏转为弯剪破坏形态;配箍率、配钢率和混凝土强度等级的提高均对试件的抗扭承载力有一定的积极作用。
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