本書通過(guò)鋼—輕骨料混凝土組合梁試驗(yàn)介紹了鋼—輕骨料混凝土組合梁的抗彎性能和組合梁中栓釘?shù)目辜粜阅埽岢隽虽摗p骨料混凝土組合梁的承載能力和變形計(jì)算方法、栓釘?shù)某休d力計(jì)算方法，分析了鋼—輕骨料混凝土組合梁的承載能力和撓度因素，闡述了鋼—輕骨料混凝土連續(xù)組合梁的變形性能等。本書可供土木工程技術(shù)人員、科研人員及有關(guān)專業(yè)師生參考。
與本書研究?jī)?nèi)容有關(guān)的項(xiàng)目及編號(hào)：
1.建設(shè)部項(xiàng)目：“鋼與輕骨料混凝土組合梁試驗(yàn)研究”（05-k5-10）
2.吉林省科技廳項(xiàng)目：“鋼與輕骨料混凝土組合梁的理論與試驗(yàn)研究”(20050531)
3.吉林省交通廳項(xiàng)目：“鋼與輕骨料混凝土組合梁的應(yīng)用研究”（2005-1-18）
4.吉林省科技廳項(xiàng)目：“北方寒地節(jié)能抗震住宅關(guān)鍵技術(shù)研究”（201205083）
5.吉林省教育廳項(xiàng)目：“輕鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能一體化技術(shù)體系研究”（吉教合字[2009]第185號(hào)）
鋼—輕骨料混凝土組合結(jié)構(gòu)是在鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)和輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型組合結(jié)構(gòu)。鋼—輕骨料混凝土組合梁具有節(jié)約鋼材、截面受力合理、結(jié)構(gòu)自重小、構(gòu)件整體穩(wěn)定性好、延性好等優(yōu)點(diǎn)，可增加結(jié)構(gòu)跨度或?qū)痈撸档突A(chǔ)處理費(fèi)用，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，使用輕骨料代替天然骨料配制混凝土，可以減少對(duì)天然骨料資源的消耗，保護(hù)環(huán)境，有利于可持續(xù)發(fā)展。鋼—輕骨料混凝土組合結(jié)構(gòu)更適應(yīng)建筑物向高度更高、跨度更大的方向發(fā)展的需求。因此，鋼—輕骨料混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種理想的結(jié)構(gòu)體系，具有很好的發(fā)展前景。
試驗(yàn)研究和理論分析表明，鋼 — 輕骨料混凝土組合梁是一種安全、高效、經(jīng)濟(jì)及施工方便的結(jié)構(gòu)形式，適用于多高層建筑結(jié)構(gòu)及大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，在大中跨度橋梁建設(shè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)前景廣闊。我國(guó)北方寒冷地區(qū)，施工工期較短，鋼 — 輕骨料混凝土組合梁具有施工速度快、對(duì)施
工機(jī)械要求低的優(yōu)點(diǎn)，推廣這種結(jié)構(gòu)對(duì)于加快公路、鐵路建設(shè)及房屋建設(shè)具有重要意義。
作者對(duì)鋼 — 輕骨料混凝土組合梁的力學(xué)性能做了試驗(yàn)和理論研究，主要
研究工作和成果包括：①對(duì)鋼 — 輕骨料混凝土組合梁中抗剪連接件做了試驗(yàn)研究，分析了抗剪連接件受力過(guò)程中界面的滑移特性，給出了抗剪連接件極限承載力的計(jì)算方法；②開展鋼 — 輕骨料混凝土組合梁的模型試驗(yàn)，探討了組合梁的界面滑移性能、撓度曲線和延性等參數(shù)的變化規(guī)律；③對(duì)鋼—輕骨料混凝土組合梁的變形性能做了研究，提出了組合梁極限承載力和變形的實(shí)用計(jì)算方法；④開展體外預(yù)應(yīng)力鋼—輕骨料混凝土組合連續(xù)梁的試驗(yàn)研究，探討了體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)組合梁的變形計(jì)算方法。
本書共分10章，分別介紹了鋼 — 輕骨料混凝土組合梁連接件的抗剪性能、梁的抗彎性能及體外預(yù)應(yīng)力組合連續(xù)梁的變形性能，詳細(xì)闡述了相關(guān)的試驗(yàn)工作、力學(xué)行為分析和計(jì)算方法等。研究生劉東輝、趙慶明、聞?dòng)褫x和夏法磊等在本書相關(guān)試驗(yàn)研究和模擬分析中做了大量的工作，在此表示誠(chéng)摯感謝。本書是作者在多年的研究工作基礎(chǔ)上完成的，由于作者水平所限，書中難免存在缺點(diǎn)和不足之處，歡迎讀者提出寶貴意見。
吉林建筑大學(xué)建工學(xué)院院長(zhǎng)，資深教授，博士生導(dǎo)師，吉林省建筑工程專家，在國(guó)外核心期刊發(fā)表數(shù)十篇論文，出版專著數(shù)部，承擔(dān)建設(shè)部等科研課題多項(xiàng)。
1 緒 論
1.1 引言
1.2 鋼—混凝土組合梁在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用
1.3 輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)
1.4 鋼—輕骨料混凝土組合梁國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2 鋼—輕骨料混凝土組合梁的有效寬度分析
2.1 計(jì)算方法簡(jiǎn)介
2.2 影響有效寬度的因素
2.3 各國(guó)規(guī)范對(duì)組合梁翼板有效寬度的規(guī)定
2.4 翼緣板有效寬度分析
2.5 鋼—輕骨料混凝土組合梁有效寬度分析
2.6 鋼—輕骨料混凝土組合梁考慮滑移的有效寬度分析
2.7 小結(jié)
3 鋼 — 輕骨料混凝土連接件推出試驗(yàn)
3.1 推出試件的設(shè)計(jì)與制作
3.2 材料性能
3.3 推出試驗(yàn)
3.4 小結(jié)
4 推出試驗(yàn)結(jié)果分析
4.1 試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果
4.2 推出試件受力模型及破壞形態(tài)
4.3 栓釘連接件荷載—滑移分析
4.4 輕骨料混凝土板的掀起分析
4.5 界面滑移分析
4.6 小結(jié)
5 鋼—輕骨料混凝土栓釘連接件承載力分析
5.1 栓釘連接件的工作機(jī)理
5.2 鋼材本構(gòu)關(guān)系
5.3 栓釘連接件施加反力計(jì)算
5.4 計(jì)算結(jié)果分析
5.5 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析
5.6 栓釘連接件承載能力分析
5.7 小結(jié)
6 鋼 — 輕骨料混凝土組合梁模型試驗(yàn)
6.1 試件的設(shè)計(jì)與制作
6.2 輕骨料混凝土組合試驗(yàn)梁材料性能
6.3 輕骨料混凝土組合梁試驗(yàn)測(cè)試
6.4 小結(jié)
7 鋼—輕骨料混凝土組合梁試驗(yàn)結(jié)果分析
7.1 試件破壞形式
7.2 荷載—位移曲線
7.3 輕骨料混凝土荷載—應(yīng)變曲線
7.4 鋼梁荷載—應(yīng)變曲線
7.5 鋼梁和輕骨料混凝土板跨中截面的應(yīng)變分布
7.6 輕骨料混凝土板跨中寬度方向應(yīng)變分布
7.7 輕骨料混凝土組合梁滑移曲線
7.8 輕骨料混凝土組合梁撓度分布曲線
7.9 輕骨料混凝土組合梁與普通混凝土組合梁延性對(duì)比分析
7.10 小結(jié)
8 鋼—輕骨料混凝土組合梁抗彎承載力分析
8.1 組合梁材料本構(gòu)關(guān)系
8.2 滑移效應(yīng)對(duì)組合梁承載力的影響分析
8.3 輕骨料混凝土組合梁彈性抗彎承載力分析
8.4 輕骨料混凝土組合梁塑性抗彎承載力分析
8.5 有效寬度對(duì)極限抗彎承載力的影響
8.6 鋼—輕骨料混凝土簡(jiǎn)支組合梁的M—φ關(guān)系
8.7 輕骨料混凝土組合梁抗彎承載力實(shí)用計(jì)算方法
8.8 小結(jié)
9 鋼—輕骨料混凝土組合梁變形計(jì)算
9.1 有效寬度對(duì)鋼-輕骨料混凝土組合梁撓度的影響
9.2 抗剪連接件對(duì)鋼—輕骨料混凝土組合梁撓度的影響
9.3 滑移效應(yīng)對(duì)鋼—輕骨料混凝土組合梁撓度的影響
9.4 輕骨料混凝土組合梁實(shí)用變形計(jì)算方法
9.5 小結(jié)
10 體外預(yù)應(yīng)力鋼—輕骨料混凝土組合連續(xù)梁變形性能
10.1 影響體外預(yù)應(yīng)力鋼—輕骨料混凝土組合梁變形性能的因素
10.2 體外預(yù)應(yīng)力鋼—輕骨料混凝土組合連續(xù)梁變形性能
10.3 體外預(yù)應(yīng)力鋼—輕骨料混凝土組合連續(xù)梁試驗(yàn)分析
10.4 體外預(yù)應(yīng)力鋼—輕骨料混凝土組合連續(xù)梁有限元模擬分析
10.5 計(jì)算結(jié)果分析
10.6 小結(jié)
參考文獻(xiàn)
作者從2005年開始，圍繞鋼 — 輕骨料混凝土組合梁的工作性能及力學(xué)行為開展了如下幾項(xiàng)主要研究工作。
（1）基于彈性理論，采用能量變分法分析了鋼 — 輕骨料混凝土組合梁的翼緣有效寬度，分別推導(dǎo)了不考慮滑移影響和考慮滑移影響的混凝土板翼緣有效寬度計(jì)算公式，研究了翼緣有效寬度沿梁跨度方向的分布規(guī)律，為鋼—輕骨料混凝土組合梁的彈性理論分析提供了依據(jù)。
（2）利用彈性理論分析方法建立了鋼 — 輕骨料混凝土組合梁滑移位移模型，推導(dǎo)了考慮界面滑移效應(yīng)影響的輕骨料混凝土組合梁撓度和滑移控制微分方程，給出了考慮交界面滑移效應(yīng)的簡(jiǎn)支組合梁在跨中對(duì)稱荷載、跨中集中荷載及均布荷載作用下的輕骨料混凝土組合梁撓度和界面滑移方程的解析表達(dá)式。考慮滑移效應(yīng)影響時(shí)，輕骨料混凝土組合梁的曲率與彎矩已不再是初等梁理論中的關(guān)系，而是增加了附加彎矩修正項(xiàng)。本書推導(dǎo)了考慮滑移效應(yīng)的附加彎矩的表達(dá)式。它與滑移位移的一階導(dǎo)數(shù)有關(guān)。利用附加彎矩，可以方便地采用材料力學(xué)撓度計(jì)算公式計(jì)算滑移對(duì)組合梁撓
度的影響。
（3）建立了計(jì)算栓釘?shù)牧W(xué)模型，采用基于栓釘實(shí)測(cè)變形值給栓釘施加反力的分析方法，對(duì)栓釘?shù)淖冃渭俺休d力進(jìn)行了分析，研究了在輕骨料混凝土中影響栓釘連接件承載力的因素，給出了適合輕骨料混凝土組合梁中栓釘?shù)暮奢d滑移關(guān)系，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好。
（4）分析影響栓釘抗剪承載力的因素，進(jìn)行了栓釘抗剪承載力計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較，結(jié)果表明，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范栓釘抗剪承載力計(jì)算公式可以直接用于輕骨料混凝土的組合梁設(shè)計(jì)，規(guī)范計(jì)算值與推出試驗(yàn)值比較接近，且偏于安全。
（5）分析了影響鋼—輕骨料混凝土簡(jiǎn)支組合梁的受彎承載能力的因素，指出了采用現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算鋼—輕骨料混凝土簡(jiǎn)支組合梁的受彎承載能力，尤其在正常使用極限狀態(tài)下彈性抗彎承載力計(jì)算值偏大，結(jié)構(gòu)偏于不安全，故有必要對(duì)輕骨料混凝土組合梁考慮滑移影響的附加抗彎承載力降低值的計(jì)算作進(jìn)一步研究。
（6）分析了影響鋼 — 輕骨料混凝土簡(jiǎn)支組合梁撓度的因素，指出了在正常使用極限狀態(tài)下采用現(xiàn)行規(guī)范給出的折減剛度法計(jì)算鋼—輕骨料混凝土簡(jiǎn)支組合梁的撓度計(jì)算值偏小，結(jié)構(gòu)偏于不安全。
（7）進(jìn)行了10個(gè)在輕骨料混凝土中栓釘試件的推出試驗(yàn)，研究了鋼—輕骨料混凝土組合梁的界面滑移效應(yīng)，分析了幾種典型的栓釘連接件荷載滑移曲線，給出了適合輕骨料混凝土組合梁的栓釘連接件荷載滑移曲線。
（8）進(jìn)行了2根試件鋼 — 輕骨料混凝土簡(jiǎn)支組合梁的靜載試驗(yàn)，采用兩點(diǎn)對(duì)稱施加集中荷載的方法研究了鋼與輕骨料混凝土翼緣板間剪切滑移、混凝土翼緣板的剪力滯后現(xiàn)象、截面的應(yīng)變變化規(guī)律，得到了一些有價(jià)值的結(jié)論。
（9）進(jìn)行了體外預(yù)應(yīng)力鋼 — 輕骨料混凝土組合連續(xù)梁試驗(yàn)研究，探討了該連續(xù)梁的變形性能，并進(jìn)行了模擬分析。
鋼—輕骨料混凝土組合梁具有良好的結(jié)構(gòu)性能，作者的工作只取得了初步的研究成果，相關(guān)的研究工作需要進(jìn)一步開展：①鋼—輕骨料混凝土組合梁極限抗彎承載力的試驗(yàn)值小于計(jì)算值，滑移效應(yīng)對(duì)鋼—輕骨料混凝土組合梁的極限抗彎承載力影響尚不能忽略，上述結(jié)論尚缺少大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)
的驗(yàn)證，因此，鋼—輕骨料混凝土組合梁極限抗彎承載力尚有待進(jìn)一步研究；②作者給出的鋼—輕骨料混凝土組合梁短期荷載作用下的變形計(jì)算公式，并沒(méi)有考慮混凝土的收縮、徐變及溫度效應(yīng)，理論公式有待于試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證；③鋼—輕骨料混凝土連續(xù)組合梁計(jì)算理論還有待進(jìn)一步研究；④鋼—輕骨料混凝土組合梁的動(dòng)力工作性能研究，在動(dòng)力荷載作用下的剪力滯效應(yīng)、有效寬度分布規(guī)律以及界面滑移規(guī)律等均有待進(jìn)一步深入探討。此外，鋼—輕骨料混凝土組合梁中連接件的疲勞問(wèn)題也值得研究。
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