腹板开洞连续组合梁受力性能影响参数分析

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考虑混凝土板作用的腹板开洞钢混凝土组合梁承载力有限元分析

第38卷第6期2012年12月四川建筑科学研究Sichuan Building Science收稿日期：2012-04-09作者简介：寇立亚（1974－），女，河北保定人，工学硕士，研究方向：组合结构。

E －mail ：koko93@163．com考虑混凝土板作用的腹板开洞钢-混凝土组合梁承载力有限元分析寇立亚1，2，胡夏闽3（1．江苏城市职业学院建工系，江苏南京210019；2．河海大学土木与交通学院，江苏南京210098；3．南京工业大学土木工程学院，江苏南京210009）摘要：腹板开洞组合梁在国外工程中已广泛应用。

洞口的存在对组合梁的极限承载力有一定影响。

本文针对现存的开洞组合梁极限承载力的计算公式进行比较。

采用ANSYS 软件进行有限元模拟，考虑混凝土板宽度和厚度对洞口抗弯和抗剪承载力的影响拟合出了混凝土板有效宽度的计算公式，为开洞组合梁的进一步研究提供了依据。

关键词：钢与混凝土组合梁；腹板开洞；极限承载力；混凝土板有效宽度；有限元分析中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1008－1933（2012）06－065－05Fem analysis of bearing capacity of steel-concrete compositebeams with web opening consideing concrete slabKOU Liya 1，2，HU Xiamin 3（1．Civil Engineering Department of the City Vocational College of Jiangsu ，Nanjing 210019，China ；2．College of Civil and Transportation ，Hohai University ，Nanjing 210098，China ；3．College of Civil Engineering ，Nanjing University of Technology ，Nanjing 210009，China ）Abstract ：Steel-concrete composite beam with web opening is widely used in overseas．The exiting of web openings has effect on the bearing capacity of composite beams in some extent．Two ways to calculate bearing capacities of steel-composite beams are introduced ，and then the shortcomings of them are pointed out and modified ways are provided．It is evident that the modified ways are feasible．ANSYS software is used to simulate considering effects of the width and thickness of the concrete slab on the bear capacity and the formula of effective width of concrete slab of steel-concrete composite beams with web opening are given．The further research basis are provided．Key words ：composite beams of steel-concrete ；web opening ；bearing capacity ；effective width of concrete slab ；fem analysis0引言在钢梁腹板上开洞的钢-混凝土组合梁可以减少管道对建筑空间的占用、降低工程成本。

腹板开洞压型钢板组合梁的非线性分析

［键词】腹板开洞；关压型钢板组合梁：非线性分析；弯剪比
［中图分类号］Ｕ７．［献标识码】［Ｔ３５１文Ａ文章编号］５６７（０８０ — ０２０ｍｏ — ２０２０）５０３ — ４
ＮｏｌｎａａｙｉｏｅＯｐｅｉｇｎｍｐｏｉｅＢｅｍｔＰｒｆｌｄＳｈｅｉｇｎｉｅｒＡｎｌｓｓｆｒＷｂｎｎｓｉＣｏｓｔａｗｉｈｏｅｅｔｎｉ
有效的减小了梁下所需的空间，而在工程上解决了该问题。是，１的存在影响了钢一从但洞２＂混凝土组合梁的受力性能。文章利
用ＡＳＳ有限元软件对腹板开洞压型钢板组合粱进行了非线性分析，探讨了洞口处弯剪比对腹板开洞组合梁受力性能的ＮＹ影响。析结果表明，口位置靠近加栽点或者支座处都会削弱组合梁的承载力，分洞而组合板对腹板开洞组合梁的抗剪承载力贡献很大．计算中忽略的话是偏于保守的在
ＺＨＡＮＧｅＨＵＸｉ— ｒＷｉａｍｉｌ
（ｏｅｅｆｉｉＥｇｅｒｇＮｎｉｇＵｉｒｔｏｅｈｏｏｙＮｎｎｉｎｓ１０９ｈｎ）Ｃｌｇｖｌｎｉｅｉ，ａｊｎｖｓｙｆｃｎｌｇ，ａｊｇＪｇｕ２００ＣｉａｌｏＣｎｎｎｅｉＴｉａ
ｗｌｗａｅｅａａｉｓｆｏｐｓｅｅｍｎｅｏｔｂｔｎｆｏｐｓｅｌｓｎｔｅｒ＠ａｉｆｉｅｋｎｔｐｃｉｍｏｉａｓｄｔｎｕｏｍｏｉａｅｈａｃｃｙｏｌｈｃｔｏｃｅｔｂａｈｃｒｉｏｃｉｔｓｂｏｈｓｔ

梁腹板开圆孔节点的组合效应影响研究

观念受到了挑战。这些震害调查表明，相当多
基于ＡＮＳＳ平台，钢梁及柱采用Ｓｌ４Ｙｏｄ５ｉ单元模拟，混凝土楼板采用Ｓｌ６ｏｉ５单元中的整ｄ体式钢筋模型建模，混凝土楼板与钢梁的接触界面上进行粘结处理。模型中所使用材料的特性值见表１钢材采用Ｑ２５应力一变曲线见图１Ｊ。３，应，各关键点的应力应变数据如表２；混凝土楼板的混凝土等级为Ｃ０３，应力一应变曲线见图２，各关键点的应力应变数据如表３所示。
径２上的剪应力分布可以看出，组合节点上下翼
缘同样对剪力有部分贡献，但剪应力呈不对称分布；随加载位移的增加，上下翼缘承担的剪应力钢材与混凝土都采用ＶｎＭｉｓ屈服准则及ｏｓｅ多线性随动强化准则；钢筋采用理想弹塑性模型和双线性随动强化准则。纯Ｔ型梁柱连接节点试件与包含混凝土楼板的Ｔ型梁柱连接节点试件的有限元模型及网格划分见图３和图４，为适应应
杨娜，郭婷
（京交通大学上木建筑工程学院，北京１０４）北００４
摘
要：考虑混凝土楼板后，利用ＡＮＹＳ分析了梁腹板开圆孔梁柱节点的应力应变分布，节点塑性区的分Ｓ
布及发展过程；比较了在考虑楼板及不考虑楼板情况下，节点受力性能的区别；研究了腹板削弱半径和离柱

波形钢腹板组合箱梁的性能研究

波形钢腹板组合箱梁的性能研究摘要：波形钢腹板组合梁是一种新型的钢—混凝土组合结构，由于它充分利用了混凝土和钢的材料特点，具有良好的受力性能，并且减轻了结构的自重，因而得到了越来越广泛的应用。

本文阐述了波形钢腹板箱梁的结构特点、受力性能、结构计算、结构验算的研究成果，为同类型桥梁的设计提供了设计依据。

关键词：波形钢腹板;组合箱梁在中大跨径桥梁中，预应力混凝土箱形截面由于其抗弯和抗扭刚度大，结构稳定，因而得到了广泛的应用。

但随着跨径的增大，梁的自重占整个荷载的比重也越来越高，施加的预应力大部分都是为抵抗自重所产生的内力，因此，减轻梁的自重也显得越来越有实际意义。

箱形截面的顶板、底板是根据抗弯要求设计的，优化其厚度的余地很小。

对混凝土腹板来说，腹板中要布置纵向预应力钢束、普通钢筋，再考虑到施工方面的影响，其厚度所占的重量可达整个截面重量的30%~40%，且减少的幅度已经很少。

对箱梁来说，可能优化的部分就是腹板。

随着体外预应力技术的日趋成熟，法国提出了用平面钢板代替混凝土腹板，通过箱形截面内的体外预应力索对梁施加预应力。

其中法国的Fert’e-Saint-Aubin 桥是这种结构形式的典型代表（如图1）。

但是因为钢板与混凝土的弹模差别很多，混凝土收缩和徐变产生的变形收到钢板的约束，钢腹板与混凝土翼板之间会发生应力重分布现象，从而造成混凝土顶板和底板的预应力严重损失。

同时，由于钢腹板承受的较大的预应力，这就要求在钢腹板上增设加劲板或增大钢板厚度或缩小加劲板的间距以防止失稳，这将会增加结构的造价，也就显示不出结构的优越性。

图1平钢腹板典型截面后来，法国桥梁工程界用波形钢腹板代替混凝土腹板，见图2。

由于几毫米厚的钢板就能承担数十厘米厚混凝土所能抵抗的剪力，而钢板重量亦仅为混凝土板的1/20左右，这样就能有效地减轻结构的重量，从而实现了桥梁的轻量化，使其具有更大的跨越能力。

图2波形钢腹板PC组合梁结构示意图1、波形钢腹板箱梁的优缺点1）波形钢腹板箱梁与预应力混凝土箱梁相比的优点:①自重降低，抗震性能好。

基于ANSYS的钢梁腹板开洞受力分析

（１．ＢｅｊｉｉｎｇＢｏｏｎＥｄａｍＥｎｔｒａｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｎｇ
２有限元模型的建立
２．１模型建立
１００１７６，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｒｉｎｇＡｓｉａ—ＰａｃｉｉｆｃＫｅＪｉａｎＳｔｅｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｒｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ；３．一
方形，尺寸为１．０× ０．３５（ｍ）。钢梁两端与框架柱采用刚接连接。
文章编号：１６７２ — ４０１１（２０１３）０３— ００６２— ０２
Ｓｔｅｅｌｂｅａｍｗｅｂｐｌａｔｅｈｏｌｅｏｐｅｎｆｏｒｃｅａｎａｌｙｓｉｓ
１０００２２；３．河北田园建筑设计有限公司，河北邢台郸０５６０３８；５．南京钢铁股份有限公司，江苏南京
摘要：钢框架结构中，为了充分利用结构净空，降
低结构层的层高，采取设备专业的管道从钢梁腹板穿过。
０５４０００；４．河北工程大学城市建设学院，河北邯２１００３５）
的情况下，结构层和设备层合二为一，可节约空问。管道从钢梁腹板穿过，必对钢梁的承载力产生影响。本文以某钢框架结构为例，运用ＡＮＳＹＳ有限元软件，对钢梁腹板开｝同，洞口布置位置对钢梁的承载力影响进行分析。通过计算分析，得出钢梁腹板开洞的洞口合理布置位置，

腹板穿孔梁极限承载力研究

- 26 -论文广场石油和化工设备2015年第18卷腹板穿孔梁极限承载力研究叶永坤，赵阔，薄景富，刘富鹏，饶云松（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）[摘要] 在海洋工程结构中时常会由于铺设管道电缆等需要在钢梁的腹板开孔，这将对钢梁的承载能力造成不利影响。

本文首先采用ANSYS参数化建模以便研究诸多腹板开孔钢梁的极限承载力的影响参数对比，比较了开孔尺寸、开孔形状及加筋肋对腹板开孔钢梁极限承载力的影响规律，根据以上计算结果总结了腹板开孔钢梁设计及校核的推荐作法。

[关键词] 钢梁腹板开孔；ANSYS；参数化建模；极限承载能力；分析研究作者简介：叶永坤（1974—），男，福建人，本科，工程师。

在海洋石油工程股份有限公司从事船舶与海洋工程结构物设计制造工作。

海洋石油平台上管道电缆等物很多，一些管道电缆要经过钢梁，可采取从梁下通过的方式，但这种方式要侵占一定空间，不可避免地导致平台甲板增加层高，加大整个工程的造价。

如在钢梁的腹板上开孔使管道电缆等通过，可以解决这个问题，但无疑会对钢梁的承载力造成不利影响，这就需要对钢梁腹板开孔后的剩余承载能力及开孔补强方案进行计算和研究。

钢梁腹板开孔形状主要为矩形和圆形，由于腹板开孔会降低钢梁的承载能力，通常需要通过设置加筋肋来补强，本文主要研究的加筋肋设置方式主要有：(1)仅梁长方向加筋肋补强；(2)仅梁高方向加筋肋补强；(3)梁长方向加筋肋和梁高方向加筋肋共同补强。

本文对海洋石油平台上采用较多的矩形开孔和圆形开孔进行了计算，研究了不同高度和宽度的矩形开孔对钢梁极限承载力的削弱程度，比较了矩形开孔和圆形开孔在同等开孔面积情况下对钢梁承载力的影响程度，研究了矩形开孔设置以及如何设置加筋肋对钢梁承载力的影响，最后根据计算结果总结了腹板开孔钢梁校核及设计的推荐作法。

1 有限元模型建立与计算方法1.1 钢梁模型本文采用了ANSYS 参数化建模方法，建立了参数化的腹板开孔钢梁的有限元模型，这可极大地提高有限元建模计算的效率。

三跨波形钢腹板组合梁桥受力性能分析

三跨波形钢腹板组合梁桥受力性能分析摘要：本文以某三跨变高度波形钢腹板预应力混凝土组合连续梁桥为背景，对波形钢腹板组合梁桥受力性能进行阐述。

采用midas三维空间分析软件对结构进行建模，对该类桥梁的力学特性进行计算分析，对箱梁顶、底板正应力、钢腹板剪切屈曲以及竖向挠度进行验算，以检验此类桥型结构的优势。

关键词：波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥受力特性剪切屈曲1.前言波形钢腹板PC组合箱梁桥的概念起源于法国的，二十世纪80年代末期，法国建造了世界上第一座波形钢腹板PC组合箱梁桥-Cognac桥，大桥修建以来，其轻巧的结构外形、良好的受力性能和便捷的施工性能受到越来越多工程师们的青睐。

随着计算理论和计算技术的改进和发展，波形钢腹板PC组合梁桥得到越来越广泛的应用，其设计、施工技术也在设计与建设中不断发展与完善。

20世纪80年代，我国开始对此类桥梁展开研究，参考日本的设计经验，我国首座波形组合钢腹板梁桥于2005年建成，如今已修建完成了100多座波形组合钢腹板-PC梁桥，编制完成了该类型的桥梁的设计和施工规范，并逐步将该项技术运用到大跨度结构形式的桥梁中。

波形钢腹板PC组合箱梁桥最主要的特点是用波形钢腹板取代了混凝土的传统腹板，与上下翼缘组合成新的受力体系，它充分利用混凝土和波形钢腹板组合后自重更轻、施工速度快、预应力效率高、抗震性能好等技术优势，有效避免混凝土箱梁桥运营期常见的腹板开裂问题，同时，波形钢腹板极大地降低了主梁的轴向刚度，腹板对顶、底板纵向变形限制作用较小，从而减小了腹板变形对截面预应力效率的影响。

此外，与平钢腹板相比，波形钢腹板横向抗弯能力加强，更加稳定不易屈曲，有利于提高桥梁的跨越能力。

1.工程概况本文以三跨波形钢腹板连续梁桥为研究对象，该桥全长165m，跨径布置为（45+75+45）m，双向标准4车道，桥面净宽为24m，设计速度为80km/h，设计荷载为公路-I级，横桥向分左右两幅，两幅桥横向净距 1.0m。

波形钢腹板PC组合箱梁桥的受力性能分析

波形钢腹板PC组合箱梁桥的受力性能分析目前,随着我国社会与经济的快速发展,桥梁的转型与升级不断向前推进,波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土与钢材的材料特性,以其经济美观、自重较轻、预应力效率高等优点,获得了较快的发展。

这种桥梁结构形式在欧美与日本等发达国家得到了广泛的应用,以波形钢腹板代替混凝土腹板显著减少了工程数量,方便施工,因此,我们需要研究波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能,为以后的类似工程提供相关的技术与经验支持。

本文以邢台至衡水高速公路上的跨南水北调渠段的波形钢腹板桥梁为研究背景,主要做了以下研究工作:(1)总结了波形钢腹板PC组合箱梁桥的构造特征与受力特点,包括抗剪性能、抗弯性能、抗扭和畸变性能和连接键性能,比较分析了波形钢腹板PC组合梁桥优缺点,提出了本文的研究内容和技术路线。

(2)以邢台至衡水高速公路上的跨南水北调渠段的波形钢腹板桥梁为研究背景,利用桥梁专业设计软件Midas/Civil建立有限元模型,给出了波形钢腹板箱梁进行强度验算时的分析方法,对其纵桥向、横桥向的力学性能进行了分析,对波形钢腹板桥梁正常使用极限状态与承载能力极限状态进行了设计计算。

(3)分析了波形钢腹板箱型桥梁的腹板剪切屈曲特征,研究了国内外桥梁波形钢腹板剪切屈曲的计算方法,并对各计算方法进行了对比分析,最后以邢台至衡水高速公路跨南水北调渠段的波形钢腹板桥为实例对三种剪切屈曲进行了计算,分析了波形钢腹板PC组合箱梁桥的稳定性能。

(4)介绍了PBL连接键特点,总结了波形钢腹板组合箱梁连接键的分类,分别研究了国内外桥梁工程应用中主要的四种连接键特点以及抗剪承载力计算方法,结合工程实例分析了波形钢腹板与混凝土板之间的水平剪力,对顶底板混凝土与波形钢腹板连接键的受力情况进
行了分析计算。

部分波形钢腹板预应力连续组合梁性能分析

ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｆｏｒｃｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｓｔｅｅｌ — ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＢｅａｍｗｉｔｈＰａｒｔｉａｌＣｏｒｒｕｇａｔｅｄＳｔｅｅｌＷｅｂｓ
ＣＨＥＮＹａｎ — ｙｕＺＨＡＮＧＹａｎｇ，ＱＩＵＪｕｎ — ｆｅｎｇ，ＴＡＮＧＣｈｏｎｇ — ｘｉ，
ｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＰＣＢ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｈｙｂｒｉｄｄｅｓｉｇｎ
第４０卷第１２期
２０１３年１２月
湖
南
大
学
学
报（自然科学版）
Ｖｏ１．４０，ＮＯ．１２Ｄｅｃ．２０１３
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）
ｍｅｔｈｏｄｃａｎｔａｋｅｆｕｌｌａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｌｏｗａｘｉａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｎｔｉ — ｂｕｃｋｌｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｔｅｅｌｗｅｂｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｇｌｏａｄｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｓｌａｂ．ＰＣＢＷｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ

腹板开洞的压型钢板组合梁承载力研究

2 2
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钢梁的最大剪力等于 T 型钢梁上部的最大剪力 V t 和下部最大剪力 V b 之和 : 表达式如下
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施工技术
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住宅与房地产
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腹板开洞的压型钢板组合梁承载力研究
江
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张海霞
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( 南京交通职业技术学院
江苏南京
,
2 1 118 8 )
。
钢梁腹板开洞的压型钢板组合梁的承载力较未开洞组合梁有所下降一般的组合梁在弯矩和剪力最大处发生破坏但开摘要洞组合梁的破坏不仅发生在这些地方而且还会发生在洞口处文章着重介绍钢梁腹板开洞的压型钢板组合梁承载力的计算方法并讨论了其存在的不足关键词组合梁 ; 压型钢板 ; 腹板开洞 ; 承载力十一一一中图分类号 TV 2 2 3 2 l 文献标志码 A 文童编号 1 0 0 6 6 0 1 2 ( 2 0 1 6 ) 1 2 0 1 5 6 0 2

单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁扭转力学性能分析

单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁扭转力学性能分析首先，我们需要了解单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁的结构特点。

该梁截面形状呈现出两个相同的波形钢腹板，中间由纵梁连接，形成了两个密闭的室内空间。

梁的承载力主要由两个波形钢腹板和纵梁共同承担。

钢箱梁的扭转刚度主要由两个方面决定，一是纵梁的扭转刚度，二是波形钢腹板的刚度。

波形钢腹板的扭转刚度可以通过截面特性参数计算得到，如截面面积、回转半径等。

而纵梁的扭转刚度可以通过截面性能参数及纵梁截面尺寸计算得到。

准确计算这些参数可以帮助我们更好地理解钢箱梁的扭转性能。

其次，我们还需要考虑钢箱梁在扭转过程中的应力和变形分布。

在施加扭转力之后，钢箱梁会出现纵向应力和横向应力的分布。

纵向应力主要由波形钢腹板承担，而横向应力主要由纵梁承担。

这些应力的分布可以通过受力分析和截面特性参数计算得到。

在钢箱梁的扭转变形方面，主要有纵向变形和横向变形。

纵向变形主要由波形钢腹板的变形引起，而横向变形主要由纵梁的变形引起。

这些变形的计算也需要考虑截面特性参数和受力分析等因素。

最后，我们还需要关注钢箱梁的扭转耗能性能。

扭转耗能主要通过材料的塑性变形完成。

当受到扭转力时，钢箱梁会发生一定程度的塑性变形，从而吸收和消散部分能量。

钢箱梁的扭转耗能性能可以通过计算材料的塑性区域和能量耗散系数等参数得到。

总之，单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁的扭转力学性能分析需要考虑结构的特点、应力和变形的分布以及扭转耗能性能等因素。

通过合理的受力分析和参数计算，可以更好地了解和评估该类型钢箱梁的扭转性能。

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

ＢｅｍｓｗｉｈＷｅｅｉｇｎｅｇｔｖｏｅｔａｔｂＯｐｎｎｓｕｄｒＮｅａｉｅＭｍｎ
ＬａＣＨＥＮｏＧＵａｇｉＩＨｕＴａＸｉｎｌｎ
（ｅａｔｅｔｆｕｄｎｎｉｅｒｇＴｎｉｎｅｓｙＳａｇａ２０９，ｈｎ）ＤｐｒｎｏｉｉＥｇｎｅｉ，ｏ￣ｉｒｔ，ｈｎｈｉ００２ＣｉａｍＢｌｇｎＵｖｉ
面假定；组合梁最终表现为洞口上方混凝土板的剪切破坏，载力降低；口补强可显著改善梁的受力承洞
性开洞，组合梁，验研究试
ＥｘｅｉｅｔｌＳｕｙｏｈｖｏｆＳｅｌＣｏｒｔｍｐｓｔｐｒｍｎａｔｄｎＢｅａｉｒｏｔｅ — ｎｃｅｅＣｏｏｉｅ
ＡｂｓｒｃＩｒｅｏｓｕｄｈｆｅｔｏｂｏｎｎｇｎｔｅｂｅａｉｒｏｏｏｉｅｂｅｍｓｕｄｒｎｇｔｅｔａｔｎｏｄｒｔｔｙｔｅｅｆｃｆｗｅｐｅｉｓｏｈｈｖｏｆｃｍｐｓｔａｎｅｅａｉｖｍｏｎ，ｔｒｅｐｅｏａｅｎｎｎｐｒｏａｅａｔｌｖｒｃｍｐｓｔｅｍｓｗｅｅｄｓｇｄａｄｔｓｅ．Ｓｖｒｌｍｅｔｈｅｒｒｔｄａｄｏｅｕｅｆｒｔｄｃｎｉｅｏｏｉｅｂａｒｅｉｎｅｎｅｔｄｆｅｅｅａｐｒｍｅｅｓｕｈｓｈｅｉｔｎｅ，ｔｓｚａｄｈｒｉｆｒｅｎｔｆｈｏｅｉｇａａｔｒｓｃａｔｅｘｓｅｃｈｅｉｅｎｔｅｅｎｏｃｍｅｏｔｅｐｎｎｗｅｅｔｄｅ．Ｔｒｓｕｉｄｈｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｓｎｉａｅｔａｗｈｅｔｅｏｏｉｅｅｍｓｘｅｉｎａｅｕｔｉｄｃｔｄｈｔｎｈｃｍｐｓｔｂａｕｎｅｎｇｔｅｄｒｅａｉｍｏｎａｅｅｏａｅｖｍｅｔｒｐｒｒｔｄ，ｔｅｆｈｃａｋｎｏｄｗｉｅｒａｅ，ｔｅｆｒｔｃａｋｗｉｐｐａｎｔｏｃｅｅｓａｐｎｔｐｅｉｇ，ｔｅｌｎｇｔｄｎｌｒｃｉｇｌａｌｄｃｅｓｌｈｓｒｃｌａｅｒｉｈｅｃｎｒｔｌｂｕｏｈｅｏｎｎｉｌｈｏｉｕｉａｓｒｉｌｏｉｔｂｅｌｎａｌｌｎｈｅｇｔｏｈｅｔｏｎｒｎｄｔｏｔａｎｗｉｎｔｄｓｒｕｔｉｅｒｙａｏｇｔｅｈｉｈｆｔｅｓｃｉｎａｙｍｏｅａｈｅｃｍｐｏｉｅｂａｗｉｌｌｓｔｌｉｓｔｅｍｌｏｅｉｓｂａｉａｃｔｕｏｔｅｓｅｒｆｉｕｅｏｈｏｃｅｅｓａｐｏｈｐｎｎｅｒｎｇｃｐａｉｄｅｔｈｈａａｌｒｆｔｅｃｎｒｔｌｂｕｎｔｅｏｅｉｇ．Ｔｈｃａｉａｅａｉｒｏｅｙｅｍｅｈｎｃｌｂｈｖｏｆｔｈｃｍｐｓｔｅｍｓｃｎｂｍｐｒｖｄｓｇｉｃｎｌｙｕｉｇｒｉｏｃｍｅｔｐａｅｒｕｈｅｏｅｉ．ｏｏｉｅｂａａｅｉｏｅｉｎｆａｔｙｂｓｎｅｎｒｅｎｌｔｓａｏｎｄｔｐｎｎｇｉｆＫｅｗｏｄｓｎｇｔｅｍｏｎ，ｗｅｐｎｎｙｒｅａｉｍｅｔｖｂｏｅｉｇ，ｃｍｐｏｉｅｂａ，ｅｐｅｍｅｔｌｓｕｙｏｓｔｅｍｘｒｉｎａｔｄ

梁腹板开孔后的横向极限承载能力分析

Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｉｓｐｅｆｏｒｒｍｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｕｈｉｍａｔｅｌｏａｄ－
ｗｉｔｈｌｏｎｇ — ｃｉｒｃｌｅｏｐｅｎｉｎｇｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｅｅｎｔｏｂｅｈｉｇｈｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｎｂｒｉｅｆ，ｔｈｅｆｏｒｍｕ—
中图分类号：Ｕ６６１．４３文献标志码：Ａ文章编号：１６７３—３１８５（２０１３）０３—２７ —０６
ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＵｌｔｉｍａｔｅＬｏａｄｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ
开孔后的极限承载能力进行研究。以一受横向均布载荷的甲板强横梁为例，分析腹板开孑Ｌ梁破坏的模式及原因，得到腹板开孑Ｌ位置、尺寸及形状对梁极限承载能力的影响。并基于有限元数值解算结果，提出腹板开腰圆孔梁的极限承载能力预报公式，其与数值计算结果吻合较好，可为腹板开孔梁的设计提供参考。关键词：腹板开孑Ｌ梁；横向均布载荷；极限承载能力；非线性有限元；弯矩剪力关系

开孔洞板的受力性能分析

开孔洞板的受力性能分析摘要：本文对开圆孔板在弹性范围内受力性能进行了分析。

鉴于试验的局限性与数值技术的发展，本文应用大型有限元分析软件建立模型。

对开孔半径和板厚度这两个因素对板承载力性能的影响进行分析。

关键词：平板开孔弹性有限元Abstract：This paper analyses the function of thehole-plate in the elastic field，In the case of the limit of expeminent and the develop ment of element，Based on the element model，This paper analysed the function of hole-plate the two factors, which are the radius of the hole and the thickness of the platekey words：plateholeelastictityelement1.引言近几年来，开孔的构件在工程上得到广泛的应用。

如：钢结构中的蜂窝构件，就是使梁、柱的腹板上形成不同形状的孔洞。

这些孔洞减轻结构的自重、提高了构件的承载力同时又能穿管线，并且造型比一般的钢构件美观。

有些削弱型节点也采用在梁腹板上开孔使得腹板得到削弱，塑性铰向节点域的外侧移动从而有效保护了节点域，降低了节点发生的脆性破坏的可能性。

还有剪力墙上开的不同形状的洞口等。

这些问题都能归结为开孔平板的受力性能这一问题上来。

虽然这些问题在实际中都有一定的处理方法，但是，大部分都是在生产实际中积累的经验，却没有系统的理论分析作依据。

本文的目的就是为了从弹性理论上系统地对这一类问题系统地分析。

2. 究内容及方法1）本文采用有限元方法分析开孔板的弹性受力性能。

2）根据研究的问题的特性，抽象出具体的模型并且确定边界条件以及加载条件。

单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁扭转力学性能分析(钢底板)

单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁扭转力学性能分析（钢底板）随着工程建设的快速发展，组合箱梁作为一种重要的桥梁结构，被广泛应用于公路、铁路、市政等项目中。

组合箱梁的扭转力学性能对其整体稳定性和使用寿命有着重要影响。

本文以单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁的钢底板为研究对象，通过数值分析和理论推导的方法，对其扭转力学性能进行了详细分析。

首先，我们了解了单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁的结构特点。

该组合箱梁由上下两层钢腹板和中间的混凝土填充层组成，钢腹板之间通过纵、横向钢肋连接起来。

钢底板是组合箱梁底部的承载元件，其在桥梁使用过程中承受着来自车辆荷载的作用力。

然后，我们研究了单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁的扭转力学性能。

首先，对组合箱梁的弯矩分布进行了分析，得出了组合箱梁的受力特点。

然后，通过对组合箱梁在车辆荷载作用下的扭转力学性能进行数值模拟，得出了组合箱梁的受力特点和变形规律。

最后，比较了不同参数对组合箱梁扭转力学性能的影响，为设计和优化组合箱梁提供了理论依据。

通过对扭转力学性能的分析，我们可以得出以下结论：单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁的扭转刚度较大，抗扭性能良好；钢底板的设计应考虑扭转刚度和荷载承载能力，设计时应合理选择材料和截面形状，以提高组合箱梁的整体稳定性和使用寿命。

此外，对组合箱梁在模拟载荷下的应变变化进行监测，可为工程实际施工提供重要参考。

综上所述，单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁作为一种重要的桥梁结构，其扭转力学性能对工程的安全性和稳定性起着至关重要的作用。

通过对该组合箱梁的钢底板进行扭转力学性能分析，我们可以为工程设计和实际施工提供重要的理论依据和参考。

在未来的研究中，我们可以进一步探索和优化组合箱梁的结构形式和材料参数，以提高其整体性能和使用效果总的来说，单箱双室等截面波形钢腹板组合箱梁具有较大的扭转刚度和良好的抗扭性能。

在设计过程中，需要合理选择材料和截面形状，以提高组合箱梁的整体稳定性和使用寿命。

腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析

收稿日期:２０２２￣１２￣０３ꎮ基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１９０８２６８)ꎻ江西省自然科学基金资助项目(２０２２４ＢＡＢ２０４０６２)ꎻ江西省主要学科学术和技术带头人培养资助项目(２０２３２ＢＣＪ２３０６５)ꎮ作者简介:刘俊辉(２００２ )ꎬ男ꎬ本科生ꎬ研究方向为装配式建筑ꎮ㊀∗通信作者:胡淑军(１９８５ )ꎬ男ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ研究方向为钢结构消能减震技术㊁装配式结构和结构优化ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｈｕｓｈｕｊｕｎ＠ｎｃｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ刘俊辉ꎬ张龙涛ꎬ胡淑军ꎬ等.腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析[Ｊ].南昌大学学报(工科版)ꎬ２０２４ꎬ４６(１):５３￣６０.ＬＩＵＪＨꎬＺＨＡＮＧＬＴꎬＨＵＳＪꎬｅｔａｌ.Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｗｅｂｓｅｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)ꎬ２０２４ꎬ４６(１):５３￣６０.腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析刘俊辉ꎬ张龙涛ꎬ胡淑军∗ꎬ黄海ꎬ邵铁峰(南昌大学工程建设学院ꎬ江西南昌３３００３１)㊀㊀摘要:为了提高全装配式混凝土梁柱－钢支撑的受剪性能ꎬ提出一种腹板开洞型抗剪连接件ꎮ以腹板截面分配方式为参数ꎬ设计２个试件进行往复加载试验ꎬ研究其力学性能ꎮ采用ＡＢＡＱＵＳ软件进行有限元分析校正ꎬ并设计１６个分别考虑混凝土强度㊁腹板宽度高度和２组腹板组合形式影响的有限元模型进行模拟分析ꎬ进而探究各参数对抗剪连接件受剪性能的影响ꎮ结果表明:两试件破坏形态基本一致ꎬ首先混凝土梁侧面产生斜向裂缝ꎬ并向梁正面发展ꎬ随后抗剪腹板处出现裂缝ꎬ最终在多次循环往复加载下ꎬ混凝土被压溃ꎮ两滞回曲线走势基本相同ꎬ主要包括弹性㊁弹塑性和破坏３个阶段ꎮ提高混凝土强度能有效提高连接件剪切承载能力ꎻ腹板截面面积一定时ꎬ截面尺寸为１５ｍｍˑ３２ｍｍ的连接件极限承载能力最大ꎻ同时改变２组腹板尺寸ꎬ截面组合尺寸为１８ｍｍˑ４０ｍｍ和６ｍｍˑ４０ｍｍ的组合形式抗剪性最好ꎮ关键词:腹板开洞型抗剪连接件ꎻ力学性能ꎻ有限元分析ꎻ破坏形态ꎻ滞回曲线中图分类号:ＴＵ３１９㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００６￣０４５６(２０２４)０１￣００５３￣０８ＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｗｅｂｓｅｃｔｉｏｎＬＩＵＪｕｎｈｕｉꎬＺＨＡＮＧＬｏｎｇｔａｏꎬＨＵＳｈｕｊｕｎ∗ꎬＨＵＡＮＧＨａｉꎬＳＨＡＯＴｉｅｆｅｎｇ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００３１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｗｅｂｓｅｃｔｉｏｎ(ＲＷＣ)ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｈｅａｒｃａｐａｃｉｔｙｏｆｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍ￣ｃｏｌｕｍｎ￣ｓｔｅｅｌｓｕｐｐｏｒｔｓ.ＴｗｏＲＷＣｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｉｔｈｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎａｌｌｏｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇｌｏａｄｉｎｇｔｅｓｔｔｏｓｔｕｄｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.ＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎꎬｔｈｅｎ１６ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈꎬｗｅｂｗｉｄｔｈａｎｄｈｅｉｇｈｔꎬａｎｄｔｗｏｓｅｔｓｏｆｗｅｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｆｏｒｍｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅꎻｏｂｌｉｑｕｅｃｒａｃｋｓｆｉｒｓｔｌｙａｐｐｅａｒｅｄｏｎｔｈｅｓｉｄｅｏｆａｃｏｎｃｒｅｔｅｂｅａｍａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｆｒｏｎｔꎬｔｈｅｎｃｒａｃｋｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｓｈｅａｒｗｅｂꎬａｎｄｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｗａｓｃｒｕｓｈｅｄｕｎｄｅｒｒｅｐｅａｔｅｄｌｏａｄｉｎｇｃｙｃｌｅｓ.Ｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｔｗｏｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｓｗａｓｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓ:ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙꎬｅｌａｓｔｉｃ￣ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙａｎｄｆａｉｌｕｒｅ.Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｈｅａｒｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ.Ｉｎａｃｏｎｓｔａｎｔｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎａｌａｒｅａｗｅｂꎬｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｗｉｔｈａｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎａｌｓｉｚｅｏｆ１５ｍｍˑ３２ｍｍｈａｓｌａｒｇｅｒｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｗｉｔｈｔｗｏｓｅｔｓｏｆｗｅｂｓｃｈａｎｇｉｎｇｓｉｚｅꎬｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｉｔｈｓｅｃｔｉｏｎｓｉｚｅｓｏｆ１８ｍｍˑ４０ｍｍａｎｄ６ｍｍˑ４０ｍｍｈａｓｂｅｔｔｅｒｓｈｅａｒｃａｐａｃｉｔｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｗｅｂｓｅｃｔｉｏｎꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎻｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓꎻｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅꎻｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅ抗剪连接件具有将混凝土与钢材连接成整体ꎬ使两者特性得到充分发挥的性质ꎬ在装配式结构中被广泛应用ꎮ当前常用的抗剪连接件主要有栓钉抗剪连接件[１]和有关学者提出的开孔板(ｐｅｒｆｏｂｏｎｄｌｅｉｓｔｅꎬＰＢＬ)型抗剪连接件[２]ꎮ其中栓钉抗剪连接件作用于双钢板－混凝土结构[３]中ꎬ增强了混凝土与钢板之间的界面连接ꎬ增大了整体刚度ꎬ提高了构件的受剪能力ꎮ在钢－组合混凝土梁的重要部位采用ＰＢＬ型抗剪连接件ꎬ起第４６卷第１期２０２４年３月㊀㊀㊀㊀㊀㊀南昌大学学报(工科版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)Ｖｏｌ.４６Ｎｏ.１Ｍａｒ.２０２４㊀到传递纵向剪力㊁抵抗两者之间的自由滑移和掀起作用[４]ꎮ又有学者提出改进型ＰＢＬ连接件[５]ꎬ将Ｙ型偏心支撑[６]引入装配式混凝土结构中ꎬ组成全装配式混凝土框架－Ｙ型偏心支撑结构[７]ꎬ此结构通过对穿高强螺栓承受混凝土梁与耗能段之间的弯矩㊁轴力和抗剪连接件承受节点处的剪力ꎬ从而实现弯剪分离[８]ꎮ然而当连接处剪力较大时ꎬ以上常规抗剪连接件往往难以满足要求ꎮ陈霞等[９]提出了一种冷弯十字形剪力连接件ꎬ指出随着钢梁跨高比的增大ꎬ结构初始刚度㊁承载能力㊁延性和耗能能力逐渐提高ꎮ文献[１０－１１]提出十字型和十字带侧板型抗剪连接件ꎬ通过参数化分析和抗剪承载力试验ꎬ得出提高混凝土强度㊁增大连接件长度会提高连接件的抗剪性能ꎮ安然等[１２]研究一种剪力钉连接件在拉剪共同作用下的抗剪性能ꎬ得出在拉剪复合作用下ꎬ拉力会导致抗剪连接件弹性剪切刚度下降ꎬ且试件抗剪承载力随拉力的增大显著减小ꎮＫｉｍ等[１３]提出了一种双排Ｙ型穿孔抗剪连接剪ꎬ研究穿孔肋板间距及数量对于连接件的抗剪性影响ꎬ发现穿孔肋板越多ꎬ试件抗剪能力越强ꎻ间距越窄ꎬ抗剪性越差ꎮ为了满足混凝土梁柱－钢支撑组合节点中受剪承载力和变形的要求ꎬ本研究提出一种腹板开洞型抗剪连接件(ｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｗｅｂｓｅｃｔｉｏｎꎬＲＷＣ)ꎮ设计选定基础模型ＲＷＣ￣１ꎬ考虑腹板截面分配设计试件ＲＷＣ￣２ꎬ进行往复加载试验ꎬ得到破坏形态㊁滞回曲线和连接件应变曲线ꎮ随后采用ＡＢＡＱＵＳ软件对ＲＷＣ￣１试件进行有限元分析校正ꎬ并建立１６个分别考虑混凝土强度㊁腹板宽度㊁腹板高度和２组腹板组合形式影响的有限元模型ꎮ使用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ中的ｓｔａｎｄａｒｄ模块ꎬ对试件的低周往复试验进行仿真模拟ꎬ得到该抗剪连接件全面力学性能和参数影响规律ꎬ为其在相应结构中的设计和应用提供理论基础ꎮ１㊀试验概况１.１㊀试件模型图１㊀腹板开洞型抗剪连接件构造详图Ｆｉｇ.１㊀ＤｅｔａｉｌｓｏｆＲＷＣｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ共设计２个试件ＲＷＣ￣１㊁ＲＷＣ￣２ꎬ研究其力学性能ꎮ如图１所示ꎬ各试件所用的加载钢梁尺寸为Ｈ２５０ｍｍˑ１２５ｍｍˑ６ｍｍˑ８ｍｍꎬ材质为Ｑ３４５ꎻＨ钢两侧混凝土梁尺寸为２５０ｍｍˑ３００ｍｍˑ５９０ｍｍꎬ混凝土强度等级为Ｃ３０ꎻ抗剪连接件材质为Ｑ３４５ꎻ端板尺寸为４００ｍｍˑ１６０ｍｍꎻ箍筋尺寸为２００ｍｍˑ２５０ｍｍꎬ直径为８ｍｍꎬ牌号ＨＲＢ３３５ꎻ纵筋长为５３０ｍｍꎬ直径为１６ｍｍꎬ牌号ＨＲＢ４００ꎮＲＷＣ￣１试件腹板尺寸为１２ｍｍˑ４０ｍｍꎬ布置间距为５０ｍｍꎮ考虑腹板截面尺寸对于抗剪性能的影响ꎬ设计试件ＲＷＣ￣２ꎬ其两端腹板尺寸为１６ｍｍˑ４０ｍｍꎬ中间腹板尺寸为８ｍｍˑ４０ｍｍꎬ布置间距为５０ｍｍꎮ１.２㊀材料性能试件制作所用混凝土强度等级为Ｃ３０ꎬ平均抗压强度为１８.５ＭＰａꎻ钢板的厚度有６㊁８㊁１２㊁１６ｍｍꎻ钢筋的直径有８㊁１６ｍｍꎮ上述各材料力学性能见表１ꎮ表１㊀材料力学性能Ｔａｂ.１㊀Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓ材料厚度/ｍｍ直径/ｍｍ屈服强度/ＭＰａ抗拉强度/ＭＰａ伸长率/％弹性模量/ＧＰａ钢板６４６２.５５７６.３２１.３２１３８４８６.２６４９.４１９.７２０９１２５１２.３６６１.８１８.４１９８１６５４３.０６８２.３１６.３１９２钢筋８３７１.４４９３.２２０１１６４３４.４５９９.２１９６４５南昌大学学报(工科版)２０２４年㊀图２㊀加载装置Ｆｉｇ.２㊀Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｅｔｕｐｄｉａｇｒａｍ１.３㊀加载装置及制度１)加载装置ꎮ本次实验在南昌大学结构实验室完成ꎮ如图２所示ꎬ加载装置为高精度㊁高稳定计算机全数字伺服液压控制台ꎬ主要包括中心加载作动器㊁顶部固定梁㊁四周反力架㊁底部垫梁㊁高强固定螺栓㊁锚杆㊁钢板和加载试件等ꎮ上端固定梁与四周反力架相连ꎬ固定梁底部与作动器相连ꎬ作动器伸长２０~４０ｍｍ与Ｈ梁上方相连ꎮ试件上部设置钢板ꎬ下部放置垫梁ꎬ用锚杆将试件固定ꎮ整个装置通过地锚螺杆将底部垫梁与地槽相连固定ꎮ控制台可以通过控制作动器对试件进行最大１０００ｋＮ的定力加载和最大６００ｍｍ的位移加载ꎮ２)加载制度ꎮ试件均承受往复循环加载ꎬ通过控制台控制作动器对试件进行定力加载ꎮ由于腹板开洞型抗剪力连接件主要承受竖向剪力ꎬ故对试件进行拉压试验ꎬ模拟抗剪承载力和破坏形态ꎮ加载制度如下:先对试件进行预加载ꎬ以检测仪器的正常工作ꎮ随后对作动器采用定力控制ꎬ控制加载速率为１ｋＮｓ－１ꎬ第１级荷载值为１００ｋＮꎬ之后每级荷载增幅１００ｋＮꎬ每级荷载循环加载３次ꎻ每级加载结束停止３ｍｉｎꎬ进行下一级加载[１４]ꎮ在当级荷载不同循环次数加载位移差明显增大时ꎬ下一级荷载增幅减小至５０ｋＮꎬ继续加载直至试件破坏为止ꎮ图３㊀位移及应变测点布置Ｆｉｇ.３㊀Ｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓａｎｄｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅｓ１.４㊀量测方案连接件的刚度和试件破坏形态是本次试验中的重要观测指标ꎮ连接件的刚度由连接件与混凝土之间的相对位移来反映ꎬ连接件是否屈服是判断试件破坏形态的重要依据ꎮ荷载㊁相对位移和关键位置处应变为本次试验的重要测量内容ꎮ荷载Ｆ由控制台直接读取ꎮ如图３所示ꎬ为了减小加载过程中上端固定梁㊁下端垫梁和反力架产生的塑性变形对于试件实际位移的影响以得到试件的精确位移值ꎬ在加载Ｈ型钢梁上下侧均放置位移计ꎮ应变ε通过在连接件上距端板钢翼缘５０ｍｍ处的Ｓ１㊁Ｓ２㊁Ｓ３和Ｓ４处布置测量量程为０.１５的应变片得到ꎮ２㊀试验结果２.１㊀试件的滞回和应变曲线往复加载下ꎬ滞回曲线㊁应变最大位置处应的变曲线如图４所示ꎮ２个试件的荷载－位移曲线走势基本相同ꎬ包括３个阶段ꎮ１)弹性阶段:混凝土和抗剪连接件均处于弹性ꎬ试件均未产生裂缝ꎬ荷载Ｆ与位移Ｘ呈线性关系ꎬ无残余变形ꎮ２)弹塑性阶段:荷载加至极限荷载的６０％~７０％时ꎬ试件出现裂缝ꎬ结构刚度略有退化ꎬ有残余变形产生ꎮ混凝土出现一定程度损伤ꎬ但损伤较小ꎬ对连接件抗剪性影响不大ꎮ３)破坏阶段:加载后期ꎬ随着荷载不断增大ꎬ位移不断加大ꎬ且快于荷载增长速率ꎬ各试件均出现较多裂缝ꎬ结构刚度明显退化ꎮ混凝土因损伤积累过大被压溃ꎬ试件破坏ꎮ对滞回曲线及应变曲线进行分析:设定预定荷载Ｆ为４５０ｋＮ时ꎬ两试件的位移Ｘ分别为０.９７㊁０.７８ｍｍꎬ均小于１ｍｍꎬ符合混凝土梁柱－钢支撑连接节点的要求ꎮ基于材性分析ꎬ钢板厚度为８㊁１２ｍｍ的屈服应变为２.３２６ˑ１０－３㊁２.５８７ˑ１０－３ꎮ拉压作用下ꎬ两试件的最大应变均小于屈服应变ꎬ连接件在试件破坏前均未屈服ꎮ５５第１期㊀㊀㊀㊀㊀刘俊辉等:腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析对比两试件:在保证连接件腹板总截面积不变的情况下ꎬ增大两端腹板宽度ꎬ减小中间腹板的宽度ꎬ试件ＲＷＣ￣２较ＲＷＣ￣１的极限承载力由４５０ｋＮ提升至５００ｋＮꎬ极限位移由０.９８ｍｍ增大到１.０９ｍｍꎬ即试件的刚度㊁抗剪能力得到了有效的提高ꎮ(ａ)ＲＷＣ￣１滞回曲线(ｂ)ＲＷＣ￣２滞回曲线(ｃ)ＲＷＣ￣１测点Ｓ１应变(ｄ)ＲＷＣ￣２测点Ｓ２应变图４㊀试件滞回与应变曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓａｎｄｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｆｏｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓ２.２㊀试验现象及破坏形态往复加载下ꎬ试件破坏形态如图５所示ꎬ主要分为弹性阶段㊁弹塑性阶段和破坏阶段ꎮ(ａ)试件ＲＷＣ￣１破坏形态(ｂ)试件ＲＷＣ￣２破坏形态图５㊀试件破坏形态Ｆｉｇ.５㊀ＦａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓＲＷＣ￣１试件:在弹性阶段ꎬ混凝土未产生裂缝ꎬ也无残余变形ꎮ在弹塑性阶段ꎬ随着荷载增大ꎬ在第３级(０~３００ｋＮ)循环第１圈结束时ꎬ混凝土梁侧面产生１条长约４０ｍｍ的１号斜裂缝ꎮ加载(０~３００ｋＮ)第２圈ꎬＲＷＣ￣１试件正面底部产生１条向上发展的２号裂缝ꎮ在破坏阶段ꎬ第５级加载阶段(０~４５０ｋＮ)第１次受压开始ꎬ侧面产生３号斜裂缝ꎬ长约６０ｍｍꎻ第２次受拉荷载达到３８０ｋＮ与４２０ｋＮ时正面上端部产生４号㊁５号裂缝ꎬ且裂缝向腹板延伸ꎮ在第３次受压荷载值为３８０ｋＮ时中间腹板处出现１条长６０ｍｍ的６号６５南昌大学学报(工科版)２０２４年㊀裂缝ꎻ第３次受拉荷载值为３２０ｋＮ时ꎬ第３块与第４块腹板之间产生７号裂缝ꎮ继续增大荷载ꎬ腹板处同时出现多条裂缝ꎬ且已有裂缝迅速发展出新裂缝ꎬ相对位移急剧上升ꎬ试件被压溃ꎮＲＷＣ￣２试件:在弹性阶段ꎬ试件加载表现与ＲＷＣ￣１试件一致ꎬ混凝土未开裂ꎮ在弹塑性阶段ꎬ第３级(０~３００ｋＮ)第１次受压时ꎬ梁侧面产生１条长４０ｍｍ的１号斜向裂缝ꎻ在第４级(０~４００ｋＮ)第２圈受压荷载值达到３１７ｋＮ时ꎬ侧面发展２号斜裂缝ꎻ拉压转换后ꎬ随着荷载增大ꎬ侧面依次出现３号㊁４号斜裂缝ꎬ且向梁正面发展ꎮ在第３圈受压３８０ｋＮ时ꎬ侧面产生５号㊁６号裂缝ꎻ达到峰值压荷载４００ｋＮ时ꎬ２号与６号裂缝之间发展出向中部蔓延的７号裂缝ꎻ第３次拉压转换后ꎬ梁正面上端部出现８号裂缝ꎮ在破坏阶段ꎬ第５级(０~４５０ｋＮ)荷载初期ꎬ产生１条由第１腹板左端部向第４腹板右端部蔓延９号裂缝ꎻ在第１次受拉荷载值为４２０ｋＮ时ꎬ８号裂缝端部发展出１０号裂缝ꎮ继续加载ꎬ裂缝向腹板中部发展ꎬ混凝土出现明显破坏ꎮ对比试件ＲＷＣ￣１㊁ＲＷＣ￣２可知:保持腹板总截面积不变的情况下ꎬ减小中间２块腹板的宽度㊁增大两端腹板宽度ꎬ能有效地减少连接件处的裂缝数量ꎬ提高结构刚度ꎮ表２㊀有限元模型的设计参数Ｔａｂ.２㊀Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ影响因素试件ａˑｂ/(ｍｍˑｍｍ)ｅˑｆ/(ｍｍˑｍｍ)混凝土强度混凝土强度ＣＬＰ￣１１２ˑ４０１２ˑ４０Ｃ４５ＣＬＰ￣２１２ˑ４０１２ˑ４０Ｃ５０ＣＬＰ￣３１２ˑ４０１２ˑ４０Ｃ５５ＣＬＰ￣４１２ˑ４０１２ˑ４０Ｃ６０ＣＬＰ￣５１２ˑ４０１２ˑ４０Ｃ６５ＣＬＰ￣６１２ˑ４０１２ˑ４０Ｃ７０腹板宽度高度ＳＰ￣１８ˑ６０８ˑ６０Ｃ３０ＳＰ￣２１０ˑ４８１０ˑ４８Ｃ３０ＳＰ￣３１５ˑ３２１５ˑ３２Ｃ３０ＳＰ￣４１６ˑ３０１６ˑ３０Ｃ３０２组腹板截面组合ＬＰＣ￣１６ˑ４０１８ˑ４０Ｃ３０ＬＰＣ￣２８ˑ４０１６ˑ４０Ｃ３０ＬＰＣ￣３１０ˑ４０１４ˑ４０Ｃ３０ＬＰＣ￣４１４ˑ４０１０ˑ４０Ｃ３０ＬＰＣ￣５１８ˑ４０６ˑ４０Ｃ３０ＬＰＣ￣６２０ˑ４０４ˑ４０Ｃ３０３㊀有限元模型建立与分析方法３.１㊀模型设计如表２所示ꎬ共设计１６个腹板开洞型抗剪连接件试件ꎬ进行力学性能分析ꎮ各试件尺寸如图１所示ꎮ以试件ＲＷＣ￣１截面参数为基准ꎬ每次仅改变单个因素ꎬ得到３组共１６个分别考虑混凝土强度㊁腹板宽度㊁腹板高度和２组腹板组合形式影响的有限元模型ꎮ试件所用混凝土强度符合ＧＢ５００１０２０１０«混凝土结构设计规范»[１５]ꎬ以两端腹板为第１组ꎬ截面尺寸为ａˑｂꎬ中间两腹板为第２组ꎬ截面尺寸为ｅˑｆꎮ模型参数设计见表２ꎮ３.２㊀分析方法出于对划分网格的质量㊁模型计算成本及精度的考虑ꎬ对网格划分进行不断调试ꎬ最终确定一种网格疏密合适㊁单元尺寸较为规整的网格进行模拟ꎮ对混凝土梁㊁加载钢梁和抗剪连接件采用Ｃ３Ｄ８Ｒ三维实体单元进行模拟分析ꎻ钢筋采用Ｔ３Ｄ２三维２节图６㊀抗剪连接件有限元分析模型Ｆｉｇ.６㊀Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒ点桁架单元进行模拟ꎬ钢筋嵌入混凝土梁中ꎮ抗剪连接件有限元分析模型见图６ꎮＨ钢与混凝土梁采用面与面接触ꎬ方向定义为硬接触 ꎬ且切线方向摩擦设置为０ꎬ抗剪连接件与混凝土梁间的摩擦系数设置为０.４ꎻ试验模拟中将Ｈ钢和抗剪连接件一起建模ꎬ以确保相对位移符合实际情况ꎮ将模型中混凝土梁的底部固定ꎬ在加载钢梁上沿ＸＺ平面设置平面对称约束ꎬ限制梁顶部自由度ꎮ为了保证力竖直向下ꎬ加载时仅释放竖向自由度ꎮ在Ｈ钢梁上表面建立一个节点集合ꎬ对此施加循环往复加载ꎬ加载制度同１.３节ꎮ３.３㊀有限元验证选取ＲＷＣ￣１试件建立对应的有限元模型ꎬ基于合理的有限元模型㊁边界条件㊁相互作用和约束㊁材料力学性能以及加载方式等进行有限元模拟分析ꎬ将分析结果与试验结果进行对比ꎬ模拟验证有限元的可靠性ꎮ７５第１期㊀㊀㊀㊀㊀刘俊辉等:腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析１)滞回曲线对比ꎮ图７㊀试件ＲＷＣ￣１的分析结果对比Ｆｉｇ.７㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｅｓｔａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｓｐｅｃｉｍｅｎＲＷＣ￣１㊀㊀ＲＷＣ￣１试件试验曲线与有限元分析结果对比如图７所示ꎮ拉压试验下ꎬ试件试验曲线与有限元模拟分析曲线均对称ꎬ且加载初期ꎬ荷载－位移基本相同ꎬ之后曲线也基本吻合ꎮ有限元分析模型能够承受的最大荷载为４３０ｋＮꎬ试件所能承载的最大荷载也为４３０ｋＮꎬ此时两者的位移分别为０.９２３㊁０.９７６ｍｍꎬ两者之间误差仅为５.４３％ꎬ验证了有限元的可靠性ꎮ２)破坏形态ꎮ试件加载破坏ꎮ首先是混凝土梁侧面上产生斜裂缝ꎬ随后裂缝向正面发展ꎬ连接件腹板处产生裂缝ꎻ继续加载ꎬ裂缝继续发展ꎬ直到混凝土被压溃ꎮ如图８所示ꎬ从有限元云图中可以观察:试件最大变形处为混凝土与抗剪件连接处根部处ꎬ对比混凝土变形图ꎬ两者变形部位相同ꎻ即使混凝土被压溃ꎬ抗剪连接件也没有产生较大的变形ꎬ对比连接件变形图ꎬ发现抗剪连接件也未产生较大变形ꎮ模拟结果均与试验结果一致ꎬ验证了分析结果的可靠性ꎮ混凝土保护层剥落(ａ)混凝土变形图(ｂ)连接件变形图图８㊀ＲＷＣ￣１试件破坏图与有限元云图Ｆｉｇ.８㊀ＲＷＣ￣１ｓｐｅｃｉｍｅｎｆａｉｌｕｒｅｄｉａｇｒａｍａｎｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｃｌｏｕｄｉｍａｇｅ４㊀参数化分析结果４.１㊀混凝土强度C45C50C55C60C65C70图９㊀混凝土强度变化对应的滞回曲线Ｆｉｇ.９㊀Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈａｎｇｅ对不同混凝土强度的６个有限元模型进行模拟分析ꎬ得到其滞回曲线ꎮ如图９所示ꎬ试件选用的混凝土强度等级Ｃ４５㊁Ｃ５０㊁Ｃ５５㊁Ｃ６０㊁Ｃ６５㊁Ｃ７０对应的极限承载力分别为４５０㊁５００㊁５５０㊁５５０㊁５５０㊁５５０ｋＮꎬ对应的位移分别为０.９８㊁１.１２㊁１.１２㊁１.２０㊁１.１３㊁１.３２㊁１.２８ｍｍꎮ混凝土强度等级从Ｃ４５增大到Ｃ６０时ꎬ试件抗剪承载能力得到提高ꎻＣ６０往后再增强混凝土的强度ꎬ试件的极限承载能力仍然为５５０ｋＮꎬ无显著提高ꎬ且位移增大会导致连接件根部产生巨大变形ꎬ使试件破坏ꎮ４.２㊀腹板宽度高度如图１０所示ꎬ对４个考虑腹板尺寸影响的有限元模型进行模拟分析ꎬ得到滞回曲线ꎮ分析曲线ꎬ当试件选用的腹板截面尺寸为８ｍｍˑ６０ｍｍ㊁１０ｍｍˑ４８ｍｍ㊁１５ｍｍˑ３２ｍｍ㊁８５南昌大学学报(工科版)２０２４年㊀１６ｍｍˑ３０ｍｍ时ꎬ极限承载力分别为４５０㊁４５０㊁５５０㊁５５０ｋＮꎬSP-1SP-2SP-3SP-4图１０㊀腹板宽度高度变化对应的滞回曲线Ｆｉｇ.１０㊀Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｗｉｄｔｈａｎｄｈｅｉｇｈｔｃｈａｎｇｅ相应极限位移值为０.９９㊁０.９７㊁１.１㊁１.０ｍｍꎮ将腹板宽度由８ｍｍ增大到１０ｍｍ时ꎬ连接件的刚度无明显变化ꎮ继续增大宽度至１５ｍｍ时ꎬ极限承载能力由４５０ｋＮ激增为５５０ｋＮꎬ连接件的抗剪性得到很大的提升ꎮ增大宽度为１６ｍｍꎬ试件截面尺寸变化较小ꎬ结构刚度无明显变化ꎬ故考虑腹板截面尺寸影响时ꎬ选择截面尺寸１５ｍｍˑ３２ｍｍ最佳ꎮ４.３㊀２组腹板组合方式２组腹板组合形式如表２所述ꎬ对不同腹板组合的６个模型进行往复加载下的模拟分析ꎬ得到滞回曲线ꎬ如图１１所示ꎮ当２组腹板组合方式为６ｍｍˑ４０ｍｍ和１８ｍｍˑ４０ｍｍ时ꎬ试件的最大位移为０.９７ｍｍꎬ荷载为４４０ｋＮꎮ增大第１组腹板的宽度ꎬ减小第２组腹板的宽度ꎬ当２组腹板尺寸变为图１１㊀２组腹板组合方式对应的滞回曲线Ｆｉｇ.１１㊀Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｓｅｔｓｏｆｗｅｂｓ８ｍｍˑ４０ｍｍ和１６ｍｍˑ４０ｍｍ时ꎬ极限位移增长到１.１５ｍｍꎬ极限荷载变为４６０ｍｍꎮ继续增大第１组腹板的宽度ꎬ减小第２组腹板的宽度ꎬ连接件承载能力不断提高ꎮ直到第１组腹板的宽度增大到１８ｍｍꎬ第２组腹板的宽度减小到６ｍｍꎬ试件极限承载力增加为５００ｋＮꎬ极限位移减小到０.９６ｍｍꎮ此后再增大第１组腹板的宽度㊁减小第２组腹板的宽度ꎬ试件刚度无显著增大ꎬ抗剪力连接件的极限承载能力也无明显提高ꎬ且极限位移由０.９６ｍｍ增大为０.９９ｍｍꎮ故采用该种截面形式时选用腹板截面组合为１８ｍｍˑ４０ｍｍ和６ｍｍˑ４０ｍｍ的连接件ꎬ极限承载能力最大ꎮ５㊀结论㊀㊀１)ＲＷＣ￣１与ＲＷＣ￣２的破坏形态基本一致ꎬ随着荷载的增大ꎬ混凝土梁侧面产生斜裂缝ꎬ随后裂缝向正面发展ꎬ抗剪连接件处产生裂缝ꎬ且向混凝土梁上下端发展ꎬ最终混凝土被压溃ꎮ２个试件的滞回曲线走势基本相同ꎬ主要包括弹性阶段㊁弹塑性阶段和破坏阶段ꎮ２)提高混凝土强度能提高试件的受剪承载力ꎬ并减小位移值ꎻ当混凝土强度由Ｃ４５提升至Ｃ６０时ꎬ试件极限承载力提高了３０％ꎬ继续提高混凝土强度ꎬ承载力变化不大ꎻ标定设计荷载为５５０ｋＮ时ꎬ增大混凝土强度可减小位移值ꎮ３)在抗剪连接件中各腹板截面面积不变的情况下ꎬ选择截面尺寸为１５ｍｍˑ３２ｍｍ的极限承载力最大ꎻ在连接件腹板截面面积和高度不变的情况下ꎬ在所给定的２组腹板截面组合类型中ꎬ选用第１组腹板宽１８ｍｍ㊁第２组腹板宽６ｍｍ的连接件ꎬ抗剪性能最好ꎮ４)下一步可结合上述试验㊁考虑各主要影响参数以及连接件的应力分布特点ꎬ推导出该抗剪连接件的计算模型ꎬ并应用于相应结构设计中ꎮ参考文献:[１]㊀王金枝ꎬ郭俊峰ꎬ毛小敏.考虑界面滑移的剪力钉群等效抗剪刚度研究[Ｊ].世界桥梁ꎬ２０１９ꎬ４７(１):４３￣４７.[２]ＫＩＭＳＨꎬＫＩＭＫＳꎬＰＡＲＫＳꎬｅｔａｌ.ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｔｕｂｂｙＹ￣ｔｙｐｅｐｅｒｆｏｂｏｎｄｒｉｂａｎｄｓｔｕｄｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ[Ｊ].ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０１７ꎬ１４７:１１４￣１２４.[３]雷升祥ꎬ张艳青ꎬ刘勇ꎬ等.双钢板￣混凝土组合构件面外受力性能研究综述[Ｊ].建筑结构ꎬ２０２２ꎬ５２(１３):３２￣４２.[４]王宁ꎬ侯和涛ꎬ李海生ꎬ等.改进的新型全装配式组合梁抗剪连接件试验研究[Ｊ].工程力学ꎬ２０２１ꎬ３８(１):８９￣９９.[５]陈海ꎬ郭子雄ꎬ刘阳ꎬ等.新型组合剪力键抗剪机理及承载力计算方法研究[Ｊ].工程力学ꎬ２０１９ꎬ３６(３):１５９￣１６８.９５第１期㊀㊀㊀㊀㊀刘俊辉等:腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析０６南昌大学学报(工科版)２０２４年㊀[６]胡淑军ꎬ熊悦辰ꎬ王湛.偏心支撑结构体系的研究进展及展望[Ｊ].建筑钢结构进展ꎬ２０１９ꎬ２１(２):１￣１４.[７]郭琪ꎬ姜俊ꎬ胡淑军ꎬ等.装配式混凝土框架￣Ｙ形偏心钢支撑结构体系抗震性能研究[Ｊ].自然灾害学报ꎬ２０２０ꎬ２９(５):１４０￣１４９.[８]胡淑军ꎬ聂吉利ꎬ熊信福ꎬ等.一种基于弯剪分离的装配式混凝土梁￣耗能段连接节点:ＣＮ２１０２１６７１６Ｕ[Ｐ].２０２０￣０３￣３１. [９]陈霞ꎬ万馨ꎬ高鹏ꎬ等.冷弯十字型连接件连接剪力墙结构滞回性能研究[Ｊ].机械工程师ꎬ２０２２ꎬ(８):６７￣７０.[１０]ＨＵＳＪꎬＧＵＯＱꎬＸＸＦꎬｅｔａｌ.Ｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｃａｓｔｃｏｎｃｅｔｅｂｅａｍ￣ｔｏ￣ｓｈｅａｒｌｉｎｋｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｎｄｓｈｅａｒｆｏｒｃｅｓｅｐａｒａｔｅｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２０ꎬ２０２０:１￣１４.[１１]徐朋静ꎬ钟瑾ꎬ黄海ꎬ等.十字带侧板型抗剪连接件受剪性能试验研究[Ｊ].世界地震工程ꎬ２０２２ꎬ３８(２):１２１￣１２９. [１２]安然ꎬ王有志ꎬ周磊ꎬ等.剪力钉连接件拉剪复合作用试验及计算模型[Ｊ].长安大学学报(自然科学版)ꎬ２０２０ꎬ４０(３):４２￣５２.[１３]ＫＩＭＳＨꎬＨＡＮＯꎬＫＩＭＫＳꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｄｏｕｂｌｅ￣ｒｏｗＹ￣ｔｙｐｅｐｅｒｆｏｂｏｎｄｒｉｂｓｈｅａｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１８ꎬ１５０:２２１￣２２９.[１４]赵根田ꎬ侯智译ꎬ高鹏ꎬ等.拟静力作用下群钉连接件抗剪性能研究[Ｊ].工程力学ꎬ２０２０ꎬ３７(７):２０１￣２１３.[１５]中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范:ＧＢ５００１０２０１０[Ｓ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０１１.(责任编辑:邱俊明)。

腹板开洞连续组合梁受力性能试验研究与有限元分析

腹板开洞连续组合梁受力性能试验研究与有限元分析李龙起;廖文远;姚凯程【摘要】为研究腹板开洞连续组合梁的受力性能,对6根组合梁试件进行了试验研究与有限元分析,其中5根为腹板开洞梁,1根为腹板无洞梁。

研究内容为组合梁极限承载力、混凝土板和钢梁受力全过程的截面剪力分布规律。

结果表明：与腹板无洞组合梁相比,腹板开洞使组合梁的极限承载力得到明显削弱；洞口范围内混凝土板截面承担的剪力随着荷载的增加而不断增大；而在无洞梁段,钢梁承担的剪力比混凝土板承担的剪力要大,说明现行《钢结构设计规范》有关组合梁抗剪计算的相关条文已不适应于腹板开洞组合梁。

%In order to investigate the mechanical behavior of continuous composite beams with web openings, six composite beams,in which five with web openings and one without openings, were studied. The research contents include three parts as follows: bearing capacity and shear distribution of composite beams in the hole process of loading. The results show that:compared with beams without web openings, beams with web openings have a sig-nificant decrease in load carrying capacity. The shear force at the cross-section of a concrete slabs increasing with the increase of load in the web openings region, but the shear force at the cross-section of a steel beam is more lar-ger than a concrete slabs in the region of beams without web opening. It also shows that the relevant provisions of shear calculation in Code for Design of Steel Structures can not meet of beams with web openings already.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(000)024【总页数】5页(P97-101)【关键词】组合梁;腹板开洞;承载力;剪力分布;有限元【作者】李龙起;廖文远;姚凯程【作者单位】许昌学院土木工程学院1，许昌461000; 昆明理工大学建筑工程学院2，昆明650224;昆明理工大学建筑工程学院2，昆明650224;昆明理工大学建筑工程学院2，昆明650224【正文语种】中文【中图分类】TU375.1为方便管道设施穿过，工程中经常在组合梁腹板上开设洞口，这样可以起到降低层高，节约建设资金的目的［1，2］。

腹板开洞的钢与混凝土组合梁承载力计算方法综述和探讨

L
、M
c bu
=
2M bu
1-
Tb T bu
L
、M
c cu
=
n1N u ( hd +
yt) +
Tc hd
1-
Tc T cu
, 其中
M tu 、M bu为上下 T 形的截面全塑性受弯承载力, n1 为洞口上
方抗剪连接件的总数量, 按照式( 4) 计算 T t、T b 及 T c :
Tt T tu
腹板开洞的钢与混凝土组合梁承载力计算方法综述和探讨
白永生蒋永生梁书亭陈林
( 东南大学土木工程学院南京 210096)
摘要: 介绍了三种钢与混凝土组合梁腹板开洞处承载力的计算方法, 讨论了其存在的不足, 提出了修正的方法。并通过一悬臂开洞组合梁的试验资料对修正方法进行验证, 证明其是可行的。同时, 简要说明了腹板开洞组合梁设计中的其他需要注意的问题。
关键词: 钢与混凝土组合梁腹板开洞承载力计算
EXPLORATION AND SUMMARIZATION OF METHOD OF COMPUTING BEARING CAPACITY OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAMS WITH WEB OPENING
Bai Yongsheng Jiang Yongsheng Liang Shuting Chen Lin ( College of Civil Engineering, Southeast University Nanjing 210096)
2) 洞口处的主弯曲承载力 M u
主弯曲承载力是与按照结构力学方法计算的洞口处主

开孔洞板的受力性能分析

开孔洞板的受力性能分析摘要：本文对开圆孔板在弹性范围内受力性能进行了分析。

鉴于试验的局限性与数值技术的发展，本文应用大型有限元分析软件建立模型。

对开孔半径和板厚度这两个因素对板承载力性能的影响进行分析。

关键词：平板开孔弹性有限元Abstract : This paper analyses the function ofthe hole-plate in the elastic field , In the case of the limit of expeminent and the develop ment of element , Based on the element model , This paper analysed the function of hole-plate the two factors, which are the radius of the hole and the thickness of the platekey words： plateholeelastictityelement1.引言近几年来，开孔的构件在工程上得到广泛的应用。

如：钢结构中的蜂窝构件，就是使梁、柱的腹板上形成不同形状的孔洞。

这些孔洞减轻结构的自重、提高了构件的承载力同时又能穿管线，并且造型比一般的钢构件美观。

有些削弱型节点也采用在梁腹板上开孔使得腹板得到削弱，塑性较向节点域的外侧移动从而有效保护了节点域，降低了节点发生的脆性破坏的可能性。

还有剪力墙上开的不同形状的洞口等。

这些问题都能归结为开孔平板的受力性能这一问题上来。

虽然这些问题在实际中都有一定的处理方法，但是，大部分都是在生产实际中积累的经验，却没有系统的理论分析作依据本文的目的就是为了从弹性理论上系统地对这一类问题系统地分析。

2.究内容及方法1）本文采用有限元方法分析开孔板的弹性受力性能。

2）根据研究的问题的特性，抽象出具体的模型并且确定边界条件以及加载条件。

腹板开大洞口钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究

腹板开大洞口钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究王晓刚;范文武;张墨平;方召欣【期刊名称】《烟台大学学报（自然科学与工程版）》【年(卷),期】2016(029)003【摘要】旧建筑改造有时需要在钢筋混凝土梁上开洞穿过管道.本文通过8根腹板开洞钢筋混凝土梁的弯曲试验,对大洞口引起的梁抗剪性能削弱展开研究,以此为开洞梁的体外加固研究奠定基础.研究结果发现,开洞梁的原有桁架抗剪机制受到破坏,抗剪承载力严重降低.洞口上肢承受偏压作用,下肢承受偏拉作用,上、下肢中部均存在反弯点,独立传递剪切荷载.开洞长度越大,此效应越显著.抗剪削弱对洞口高度最敏感,洞口长度次之.多洞口开洞位置靠近时,受力模式较为复杂,中间联系部分作用不可忽略.开洞位置沿梁高方向和梁跨方向偏移均对其受力有影响,但并不显著,加固设计时可针对受力特点针对性的采取措施.【总页数】6页(P210-215)【作者】王晓刚;范文武;张墨平;方召欣【作者单位】烟台大学土木工程学院,山东烟台264005;烟台大学土木工程学院,山东烟台264005;烟台大学土木工程学院,山东烟台264005;烟台大学土木工程学院,山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】TU375.1【相关文献】1.腹板开洞钢-混凝土连续组合梁受剪性能试验研究 [J], 李龙起;周东华;廖文远;陈旭;姚凯程2.加载速率对钢筋混凝土梁受剪性能影响的试验研究 [J], 袁健; 易伟建3.剪跨比对腹板增强复合材料夹层梁受剪性能影响试验研究 [J], 赵旭东;陈寻;张富宾4.剪跨比对腹板增强复合材料夹层梁受剪性能影响试验研究 [J], 赵旭东;陈寻;张富宾5.高延性混凝土加固钢筋混凝土梁受剪性能试验研究及承载力计算 [J], 邓明科;宋诗飞;张敏;马福栋;陈尚城;张阳玺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。