木-混凝土组合结构起源于上世纪50年代,由木构件、混凝土构件及保证两者协同作用的连接件组成,其充分利用了木材和混凝土的优势,得到了广泛的应用。剪力连接件直接影响组合结构连接的力学性能,钢管连接是一种木-混凝土组合结构中有效的连接形式。这种连接是在木梁中刻槽,将钢管的一端插入木梁中,另一端和混凝土板浇筑在一起,通过钢管将木梁与混凝土板连接在一起。由于钢管的内外壁均与木材接触,增加了接触面积,所以连接的承载力和刚度随之提高。但目前国内外针对钢管连接件的力学性能的研究较少,因此限制了钢管连接件在工程中的应用。为了给工程师提供参考,本文建立了考虑材料非线性本构关系的三维有限元模型,并应用数值模型开展参数分析,发展了木-混凝土组合结构钢管连接的设计理论。主要研究内容如下:⑴研究木材在复杂受力状态下的本构关系,给出了符合木材力学性能的应力-应变更新公式。基于ABAQUS建立了木材非线性材料模型,考虑木材受压的塑性行为和受拉或受剪的脆性行为。⑵建立了考虑材料非线性、几何非线性和不同材料之间的接触与摩擦的三维非线性有限元模型。通过与顺纹和横纹加载的单剪试验得到的荷载-滑移曲线与破坏模式的比较,验证了有限元模型的有效性,并分析了连接的破坏机理。⑶利用有限元模型开展了材料和几何参数的分析,拟合出了木-混凝土组合结构钢管连接的抗剪刚度计算公式。⑷对木-混凝土组合结构钢管连接进行受力分析,基于欧洲屈服理论推导了单剪条件下6种破坏形式的抗剪承载力理论计算公式。并应用有限元模型分析了钢管壁厚、钢管直径、木材密度对木材销槽承压强度的影响及钢管壁厚、钢管直径、混凝土等级对混凝土销槽承压强度的影响。拟合了木材及混凝土销槽承压强度计算公式。通过与数值计算结果对比验证了抗剪承载力理论计算公式的可靠性。