钢-轻骨料混凝土组合梁试验与分析

本书通过钢—轻骨料混凝土组合梁试验介绍了钢—轻骨料混凝土组合梁的抗弯性能和组合梁中栓钉的抗剪性能，提出了钢—轻骨料混凝土组合梁的承载能力和变形计算方法、栓钉的承载力计算方法，分析了钢—轻骨料混凝土组合梁的承载能力和挠度因素，阐述了钢—轻骨料混凝土连续组合梁的变形性能等。本书可供土木工程技术人员、科研人员及有关专业师生参考。

与本书研究内容有关的项目及编号：

1.建设部项目：“钢与轻骨料混凝土组合梁试验研究”（05-k5-10）

2.吉林省科技厅项目：“钢与轻骨料混凝土组合梁的理论与试验研究”(20050531)

3.吉林省交通厅项目：“钢与轻骨料混凝土组合梁的应用研究”（2005-1-18）

4.吉林省科技厅项目：“北方寒地节能抗震住宅关键技术研究”（201205083）

5.吉林省教育厅项目：“轻钢结构节能一体化技术体系研究”（吉教合字[2009]第185号）

1　绪　　论

1.1　引言

1.2　钢—混凝土组合梁在国内外的发展及应用

1.3　轻骨料混凝土结构

1.4　钢—轻骨料混凝土组合梁国内外研究现状

2　钢—轻骨料混凝土组合梁的有效宽度分析

2.1　计算方法简介

2.2　影响有效宽度的因素

2.3　各国规范对组合梁翼板有效宽度的规定

2.4　翼缘板有效宽度分析

2.5　钢—轻骨料混凝土组合梁有效宽度分析

2.6　钢—轻骨料混凝土组合梁考虑滑移的有效宽度分析

2.7　小结

3　钢 — 轻骨料混凝土连接件推出试验

3.1　推出试件的设计与制作

3.2　材料性能

3.3　推出试验

3.4　小结

4　推出试验结果分析

4.1　试验测量结果

4.2　推出试件受力模型及破坏形态

4.3　栓钉连接件荷载—滑移分析

4.4　轻骨料混凝土板的掀起分析

4.5　界面滑移分析

4.6　小结

5　钢—轻骨料混凝土栓钉连接件承载力分析

5.1　栓钉连接件的工作机理

5.2　钢材本构关系

5.3　栓钉连接件施加反力计算

5.4　计算结果分析

5.5　计算结果与试验结果的对比分析

5.6　栓钉连接件承载能力分析

5.7　小结

6　钢 — 轻骨料混凝土组合梁模型试验

6.1　试件的设计与制作

6.2　轻骨料混凝土组合试验梁材料性能

6.3　轻骨料混凝土组合梁试验测试

6.4　小结

7　钢—轻骨料混凝土组合梁试验结果分析

7.1　试件破坏形式

7.2　荷载—位移曲线

7.3　轻骨料混凝土荷载—应变曲线

7.4　钢梁荷载—应变曲线

7.5　钢梁和轻骨料混凝土板跨中截面的应变分布

7.6　轻骨料混凝土板跨中宽度方向应变分布

7.7　轻骨料混凝土组合梁滑移曲线

7.8　轻骨料混凝土组合梁挠度分布曲线

7.9　轻骨料混凝土组合梁与普通混凝土组合梁延性对比分析

7.10　小结

8　钢—轻骨料混凝土组合梁抗弯承载力分析

8.1　组合梁材料本构关系

8.2　滑移效应对组合梁承载力的影响分析

8.3　轻骨料混凝土组合梁弹性抗弯承载力分析

8.4　轻骨料混凝土组合梁塑性抗弯承载力分析

8.5　有效宽度对极限抗弯承载力的影响

8.6　钢—轻骨料混凝土简支组合梁的M—φ关系

8.7　轻骨料混凝土组合梁抗弯承载力实用计算方法

8.8　小结

9 钢—轻骨料混凝土组合梁变形计算

9.1 有效宽度对钢–轻骨料混凝土组合梁挠度的影响

9.2　抗剪连接件对钢—轻骨料混凝土组合梁挠度的影响

9.3　滑移效应对钢—轻骨料混凝土组合梁挠度的影响

9.4　轻骨料混凝土组合梁实用变形计算方法

9.5　小结

10　体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁变形性能　

10.1　影响体外预应力钢—轻骨料混凝土组合梁变形性能的因素

10.2　体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁变形性能

10.3　体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁试验分析

10.4　体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁有限元模拟分析

10.5　计算结果分析

10.6　小结

参考文献

钢—轻骨料混凝土组合结构是在钢—混凝土组合结构和轻骨料混凝土结构的基础上发展起来的一种新型组合结构。钢—轻骨料混凝土组合梁具有节约钢材、截面受力合理、结构自重小、构件整体稳定性好、延性好等优点，可增加结构跨度或层高，降低基础处理费用，获得较好的经济效益和社会效益。同时，使用轻骨料代替天然骨料配制混凝土，可以减少对天然骨料资源的消耗，保护环境，有利于可持续发展。钢—轻骨料混凝土组合结构更适应建筑物向高度更高、跨度更大的方向发展的需求。因此，钢—轻骨料混凝土组合结构是一种理想的结构体系，具有很好的发展前景。

试验研究和理论分析表明，钢 — 轻骨料混凝土组合梁是一种安全、高效、经济及施工方便的结构形式，适用于多高层建筑结构及大跨度桥梁结构，在大中跨度桥梁建设中具有很强的竞争力，市场前景广阔。我国北方寒冷地区，施工工期较短，钢 — 轻骨料混凝土组合梁具有施工速度快、对施

工机械要求低的优点，推广这种结构对于加快公路、铁路建设及房屋建设具有重要意义。

作者对钢 — 轻骨料混凝土组合梁的力学性能做了试验和理论研究，主要

研究工作和成果包括：①对钢 — 轻骨料混凝土组合梁中抗剪连接件做了试验研究，分析了抗剪连接件受力过程中界面的滑移特性，给出了抗剪连接件极限承载力的计算方法；②开展钢 — 轻骨料混凝土组合梁的模型试验，探讨了组合梁的界面滑移性能、挠度曲线和延性等参数的变化规律；③对钢—轻骨料混凝土组合梁的变形性能做了研究，提出了组合梁极限承载力和变形的实用计算方法；④开展体外预应力钢—轻骨料混凝土组合连续梁的试验研究，探讨了体外预应力连续组合梁的变形计算方法。

本书共分10章，分别介绍了钢 — 轻骨料混凝土组合梁连接件的抗剪性能、梁的抗弯性能及体外预应力组合连续梁的变形性能，详细阐述了相关的试验工作、力学行为分析和计算方法等。研究生刘东辉、赵庆明、闻玉辉和夏法磊等在本书相关试验研究和模拟分析中做了大量的工作，在此表示诚挚感谢。本书是作者在多年的研究工作基础上完成的，由于作者水平所限，书中难免存在缺点和不足之处，欢迎读者提出宝贵意见。