钢-混凝土组合梁的非线性与徐变耦合效应研究

In the process of servicability stage, nonlinear performances of steel-concrete composited beams will be taken place because of the crack of concrete, inerface slip between steel and concrete, loading or boundary conditions be changed. It was well known that the creep is inherent attribute of concrete material, the trend for creep deformance will be constrained by steel girder for they have different creep properties, so this will cause secondary stress in the composited section. The stress state of steel-concrete composited beam would be more complex because of the coupled relationship between nonlinearity and creep, so it is very meaningful to deep study these coupled performances. This perpose of this project is mainly study the coupled relationship between nonlinearity and creep of steel-concrete composited beam. Firstly, the probabilistic method will be introduced to anlysis the nonlinear parameters. Secondly, study a lot of classical creep models to modify the creep parameters for analysis the creep performance of steel-concrete composited beam. Thirdly, the step-by-step Integration model based on the rheological mechanics will be obtained to study the coupled relationships. The coupled performances of the steel-concrete composited beam under servicability state will be gotten by these theoretical analysis, numerical and experimental study. The research results could provide scientific basis and theoretical support for design, constrcution controlling and operation management.

使用服役期内，钢-混凝土组合梁会由于混凝土开裂、界面滑移、荷载改变及边界变化等而产生非线性行为；徐变是混凝土的固有属性，混凝土的徐变变形会由于受到钢梁的约束而产生附加截面应力。同时存在的非线性和徐变效应之间具有相互耦合的特点，会使结构的受力状态变得更为复杂，研究非线性与徐变耦合效应对于探明钢-混凝土组合梁的受力机理具有十分重要的意义。围绕钢-混凝土组合梁非线性与徐变耦合这一前沿课题，采用概率统计方法对非线性参数进行统计分析；并研究成熟徐变本构模型在钢-混凝土组合梁中的适应性问题；根据流变力学理论原理，采用阶段逐步积分方法进行非线性与徐变的耦合问题探索。通过理论分析、数值研究、试验验证探明在正常使用状态下，钢-混凝土组合梁非线性与徐变耦合的基本特征。本项目研究成果可为钢-混凝组合梁设计理论、施工控制决策和营运养护管理提供科学依据和理论支撑，具有重要的理论意义和工程应用价值。

钢-混凝土组合结构是近年来兴起的一种新型结构形式，它能够极大地发挥钢材和混凝土材料各自的优势，然而混凝土开裂、界面滑移等非线性行为和混凝土徐变等时变行为的耦合效应对组合结构服役期内的结构行为有显著的影响。本项目通过设计和完成多组推出试验，着重研究了钢混结合面的非线性连接问题，为完善钢-混凝土组合梁的分析方法提供了试验支持和理论依据，同时研究通过进行长期推出试验获得了钢混结合面的长期力学性能，研究非线性与徐变的耦合效应。.通过本项目的工作，获得了多种不同构造形式的剪力连接件的工作性能，研究了其界面非线性作用机理，得到了可在实际工程中推广应用的剪力连接件布置形式；通过研究有正压力作用下剪力连接件的力学性能，发现钢混结合面的摩擦系数取值较大，介于1~2.5之间，该研究为准确评估和模拟钢-混凝土组合梁的实际工作状态提供了依据；获得了长期荷载作用下，钢混组合界面的时变特性，并研究了推出试件中应变的发展规律，发现钢板的应变基本保持恒定，而混凝土应变随着试验的进行慢慢增大，并趋向于一个稳定值；将钢混凝土结合面的时变参数代入到数值分析中，用来评估钢-混凝土组合梁的长期性能，本项目探索了其分析方法和实现过程。.本项目的研究为合理评估钢-混凝土组合梁的界面非线性行为和长期性能的耦合效应提供了试验数据和理论基础，同时提出了适用于工程应用的剪力连接件布置形式。