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工字型钢-混凝土组合梁竖向抗剪性能数值分析摘要：为了明确工字型钢-混凝土组合梁的竖向抗剪性能，通过建立三维有限元数值模型，对试验过程进行非线性数值模拟与分析，计算结果和试验数据比较吻合。利用该模型，分析工字型钢-混凝土组合梁的竖向受力变形机理，探讨混凝土翼板强度、混凝土翼板的宽度及其有效高度、剪跨比与混凝土翼板的剪跨比对组合梁混凝土翼板抗剪性能的影响，可为工程设计提供参考依据。工字型钢-混凝土组合梁是通过剪力连接件将下部钢梁与上部混凝土板组合成整体，充分发挥钢梁抗拉、混凝土抗压等优点的新型结构。具有承载力高，刚度大，构件截面尺寸小，施工周期短，可增加构件和结构的高层建筑等工程领域应用越来越广泛[1-2]。组合梁钢梁的腹板比与按承受同样荷载条件而设计的纯钢梁的腹板高度小，因而某些荷载情况下，竖向剪力有可能在设计中起控制作用。为分析组合梁的抗剪性能与应力应变的关系，本文采用ANSYS有限元分析软件，1工字型钢-混凝土组合梁有限元分析1.1试验概述聂建国、陈林等为了研究组合梁的抗剪性能，进行了一系列试验[3]，本文选取其中两组试验为分析对象，建立模型，验证模型的合理性后，通过改变主要参数来研究各项参数对组合梁抗剪性能的影响，图1和表1为组合梁构造及基本参数。图1试验组合梁的构造示意表1组合梁试件参数试件编号λL/mmbe/mmhf/mmfy/MPafcu/MPa横向钢筋纵向钢筋栓钉高度/mmCBS11.0280068010030041.06?6@100?8@9085CBS44.0280068010030046.23?6@100?8@90851.2三维有限元模型应用通用有限元软件ANSYS，根据试验过程[4]，如图2所示，建立了实体单元模拟混凝土翼板单元，采用Combin39弹簧单元模拟栓钉。定义实常数来模拟受压区钢筋的分布。同时耦合混凝土板与钢梁界面上的节图2三维有限元模型性强化模型，Newton-Raph钢梁之间的滑移、混凝土板的开裂、压碎均考虑，自动时间步长和大变形开关开启，所有计算均进行至程序不能收敛为止，收敛容差设为3.5%。混凝土弹塑性本构关系采用Hongnestad的方法[5-6]和GB50010—2010《混凝土结构设计规范》中的公式，见式(1)。式中：各参数含义见GB50010—2010。混凝土Solid单元特性参数表中，拉应力释放系数取0.6，压碎打开，裂缝闭合剪力传递系数为0.85，取裂缝张开剪力传递系数为0.55。钢梁与钢筋本构关系为理想弹塑性模型，采用双线性等向强化模型(BISO)，弹性模量为2.06×105MPa，泊松比为0.261，屈服强度为试验栓钉采用ML-15钢材，它对组合梁的受力性能有重要影响，主要承受本文采用Fisher[7]的公式，见式(2):其中为150mm×300mm混凝土圆图3栓钉的荷载-滑移曲线2工字型钢-混凝土组合梁有限元数值模拟2.1剪力-挠度曲线本文通过建立有限元模型，对所选两组试验梁进行了数值模拟。提取数据，分析

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