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部分充填混凝土鋼箱連續(xù)梁是一種在中間支座區(qū)段全截面和跨中區(qū)段鋼箱截面受壓區(qū)充填混凝土而形成的鋼箱連續(xù)梁。其截面承載能力與連續(xù)梁的內(nèi)力分布具有良好的適應(yīng)性。文獻(xiàn)對(duì)部分充填混凝土鋼箱簡支梁的抗彎、抗扭、抗剪、局部穩(wěn)定等性能進(jìn)行了試驗(yàn)和理論分析；文獻(xiàn)對(duì)其在吊車梁改造中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。
在簡支梁研究的基礎(chǔ)上，為研究充填混凝土對(duì)鋼箱連續(xù)梁受力性能的影響，進(jìn)行了2個(gè)兩跨部分充填混凝土鋼箱連續(xù)梁模型和一個(gè)空鋼箱連續(xù)梁模型的加載試驗(yàn)；利用ANSYS分析軟件，對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行了空間非線性有限元分析，基于有限元分析模型，對(duì)影響承載能力的主要參數(shù)進(jìn)行了分析；進(jìn)行了部分充填混凝土鋼箱連續(xù)吊車梁的試設(shè)計(jì)，與簡支吊車梁進(jìn)行比較。
P1和P2為部分充填混凝土鋼箱連續(xù)梁模型，兩者僅鋼箱頂板和腹板厚度不同，前者為3mm，后者為2mm。模型P1和H1鋼箱尺寸相同，模型H1為空鋼箱連續(xù)梁。通過分配梁將兩個(gè)集中荷載對(duì)稱于中間支座施加在試驗(yàn)梁上，分配梁計(jì)算跨徑2.9m。
鋼板為Q235鋼材，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度為293N/m2，抗拉強(qiáng)度為400 N/m2。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)立方體抗壓強(qiáng)度為43 N/m2。
試驗(yàn)梁模型的荷載-撓度曲線，模型P1和P2的極限荷載分別為540kN和440kN，荷載在極限荷載的70%以下時(shí)，撓度與荷載近于線性關(guān)系；荷載達(dá)到極限荷載的70%~95%之間，撓度與荷載呈彈塑性關(guān)系；荷載達(dá)到極限荷載的95%后模型進(jìn)入塑性破壞階段，撓度急劇增加，破壞過程表現(xiàn)為塑性破壞。
模型H1承受的最大荷載為280kN，在破壞前基本處于線彈性工作階段，中間支座處鋼箱腹板局部屈曲，引起截面承載能力突然下降而破壞，表現(xiàn)為脆性破壞。
模型P1與H1鋼箱截面尺寸相同，試驗(yàn)結(jié)果表明，部分充填混凝土后的模型P1比空鋼箱模型H1承受的最大荷載增大了1.9倍。
由P1截面彎矩-曲率關(guān)系可見，P1跨中截面彎矩達(dá)到極限彎矩的67%前，彎矩與曲率呈線性關(guān)系，在荷載達(dá)到極限荷載的67%后，跨中鋼箱底板開始屈服，跨中截面曲率迅速發(fā)展，荷載在極限荷載的90%后，截面大部分進(jìn)入塑性狀態(tài)；當(dāng)中支座截面彎矩達(dá)到極限彎矩的72%前，彎矩與曲率呈線性關(guān)系，在荷載達(dá)到極限荷載的80%后，截面曲率迅速發(fā)展，截面大部分很快進(jìn)入塑性狀態(tài)。
從P2截面彎矩-曲率關(guān)系可以看出，P2跨中截面彎矩達(dá)到極限彎矩的70%前，彎矩與曲率呈線性關(guān)系，在荷載達(dá)到極限荷載的70%后，跨中鋼箱底板開始屈服，跨中截面曲率迅速發(fā)展，荷載在極限荷載的95%后，截面大部分進(jìn)入塑性狀態(tài)；當(dāng)中支座截面彎矩達(dá)到極限彎矩的85%前，彎矩與曲率呈線性關(guān)系，在荷載達(dá)到極限荷載的85%后，截面曲率迅速發(fā)展，截面大部分很快進(jìn)入塑性狀態(tài)。
從H1截面彎矩-曲率關(guān)系可以看出，H1試驗(yàn)受載過程中彎矩與曲率基本呈線性關(guān)系，破壞前跨中截面鋼箱頂板開始屈服，中支座截面鋼箱頂板進(jìn)入屈服階段。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，部分充填混凝土鋼箱連續(xù)梁試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚉1和P2跨中截面延性(ψus/ψys)為8.3~8.5，中支座截面延性(ψus/ψys) 為10.0~15.5；P1跨中截面Mus提高100%，中支座截面提高84%，P1中支座截面延性是H1 的9.7倍，P1跨中截面延性是H1的8.3倍。
計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，可以利用有限元法更真實(shí)地模擬組合梁的受力過程。本項(xiàng)目采用ANSYS軟件對(duì)部分充填混凝土鋼箱連續(xù)試驗(yàn)梁進(jìn)行了空間有限元非線性分析。
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