钢-混凝土组合梁负弯矩区整体稳定性设计方法研究

• 作者: 王姗 张翼 郝龙
• 来源期刊: 钢结构
• 关键词: 钢-混凝土组合梁 整体稳定性 有限元分析 负弯矩区
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 设计|Design
• 页码范围: 30-36
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13206/j.gjgS21012701

摘要

钢-混凝土组合梁受力合理,吊重较轻,施工方便,在中小跨径桥梁中有广泛的应用,但其在负弯矩区会存在侧向失稳问题.对于负弯矩区整体稳定性设计,各标准按照弹性地基梁理论或倒U型框架理论给出了计算方法,但不同标准的计算结果有所差异,如何选取一种既满足一定精度又相对计算简单的方法来辅助设计成为目前急需解决的问题.依据MATLAB数值计算方法,对欧洲规范Eurocode 4、GB 50917—2013《钢-混凝土组合桥梁设计规范》、GB 50017—2017《钢结构设计标准》的组合梁整体稳定计算方法进行比较,分析跨度、腹板高厚比、混凝土板配筋率等参数变化对组合梁稳定折减系数的影响.基于ABAQUS非线性有限元分析方法,对组合梁整体稳定问题采用弧长法进行了非线性有限元模拟,比较了三种标准的设计方法在跨度和腹板高厚比变化下,弹塑性临界失稳弯矩计算结果与有限元分析计算结果的差异.通过大量数据分析发现:提高混凝土板配筋率会使稳定折减系数略微降低,这是因为纵向钢筋配筋率的提高一方面会提高组合梁截面的刚度,另一方面会导致中性轴上移,受压区增大.这两者中,中性轴上移的不利作用略微大于截面刚度提高的有利作用,整体来说,提高混凝土板配筋率对负弯矩区稳定性无明显作用;高厚比对组合梁稳定作用影响较大,高厚比增大,稳定折减系数有较为明显的减小;组合梁上翼缘受到约束,侧向位移受到限制,当跨度增大到一定程度,失稳模态由一个半波失稳变为两个半波失稳,故在跨度较小时,增大跨度,负弯矩区稳定性降低,当跨度增大到一定数值,增大跨度对负弯矩区稳定性影响较小.将有限元模拟结果与三种标准中负弯矩区整体临界失稳弯矩进行对比,结果表明:三种设计方法计算得出的弹塑性临界失稳弯矩均小于模拟值,有一定的安全富余度;EC 4算法计算结果与有限元模拟结果变化趋势更为接近且较为保守;GB 50917—2013中计算过程简单且能保证一定的安全度;GB 50017—2017计算结果与有限元模拟结果更为接近,安全储备相对其余两本标准较低.