钢板砖砌体组合加固改造技术研究与应用成果

1）技术路线

钢板－砖砌体组合梁发生扭型破坏时，最终是以对拉螺栓受拉发生断裂为破坏标志，而对拉螺栓的拉力主要由扭矩产生，弯矩对于螺栓的受力影响很小。因此，组合梁发生扭型破坏时，可以不考虑扭矩和弯矩的耦合作用，直接考虑扭矩作用来确定组合梁的承载力。当组合梁发生弯型破坏时，最终是以跨中钢板受压屈曲为破坏标志，弯曲作用使得跨中钢板上部受压，而扭矩作用使得组合梁加载端一侧钢板发生平面外位移，从而使得该部分钢板发生类似于PΔ效应的受压屈曲。因此，对于弯型破坏的组合梁需要考虑弯矩和扭矩的耦合作用。

关于未设钢盖板组合梁的屈服荷载，理论分析的技术路线见图8－17所示。千斤顶施加的外荷载传至组合梁时可以分成组合梁的跨中弯矩和整体扭矩两部分，扭矩部分引起加载端对拉螺栓受拉和钢板平面外受拉，而弯矩部分则引起组合梁跨中钢板上部受压。发生扭型破坏时，忽略弯扭耦合作用，以对拉螺栓受拉屈服为标志推导组合梁的屈服承载力；发生弯型破坏时，考虑弯扭耦合作用，以钢板受压发生局部屈曲为标志推导组合梁的屈曲承载力。

本章主要推导未设钢盖板组合梁发生扭型破坏时的屈服承载力，试验中加载端的对拉螺栓布置均是相同的。为了便于分析，加载端处对拉螺栓的布置不作为本章的研究对象，在后续的分析中该区域均采用相同的螺栓布置。

图8－17　理论分析技术路线

2）基本假定

为了简化分析，需要采用如下基本假定：

①对拉螺栓只考虑轴力作用，忽略弯矩、剪力等其他因素；(www.xing528.com)

②加载端宽度范围内的侧板整体平面外抗弯刚度无限大；

③组合梁的截面符合平截面假定；

④钢材与对拉螺栓的应力－应变关系选用理想的弹塑性材料模型，建立如图8－18所示的单轴线性模型。其中，控制点参数为钢材和对拉螺栓的屈服应力fy、屈服应变εy和极限应变εu，弹性阶段弹性模量Es＝2.1×105MPa；

图8－18　钢材单轴应力－应变关系曲线

⑤忽略内部砖砌体的抗拉强度；

⑥内部砖砌体受压的应力－应变关系在弹性阶段采用线性方程，见式（8－1），弹性阶段以后采用抛物线方程，见式（8－2）［62］。

其中，最大压应力σmax取砖砌体的抗压强度的平均值fm＝5.02 MPa；参照文献［49］，砖砌体的弹性模量取。