洞口位置就是洞口中心与梁左端支座的距离,也可以用弯剪比(M/V)来表示,能够反映洞口处弯矩与剪力的相对大小。洞口位置越靠近支座,弯剪比越小,此时洞口受到的弯矩较小而剪力较大,洞口位置越远离支座,弯剪比越大,此时洞口受到的弯矩较大而剪力较小,因此洞口位置对负弯矩作用下腹板开洞组合梁的受力性能有很大的影响。为此对3个洞口位置不同的试件进行了对比分析,试件弯剪比依次增大,试件参数见表4.2,示意图如图4.9所示。
图4.9 洞口位置变化时负弯矩区组合梁试件示意图与截面尺寸
1)承载力与变形能力
洞口位置变化下各负弯矩区组合梁试件的荷载-挠度曲线如图4.10所示,对应数值见表4.9。通过分析对比可以得到如下结论:
①与试件D-1相比,试件B-1、D-2的弯剪比依次增加了300 mm、600 mm,对应的极限承载力分别降低了13%和27.6%,说明了洞口位置越远离支座,即弯剪比越大,负弯矩作用下的组合梁的承载力越小。
图4.10 洞口位置变化下负弯矩区组合梁荷载-挠度曲线
②随着弯剪比的增加,试件B-1、D-2的变形能力有了明显下降,与试件D-1相比,最大挠度分别降低了14.4%和25.6%,说明洞口位置越远离支座,即弯剪比越大,负弯矩区开洞组合梁的变形能力越小。
洞口位置变化时负弯矩区组合梁承载力及挠度值对比见表4.9。
表4.9 洞口位置变化时负弯矩区组合梁承载力及挠度值对比
2)洞口区域剪力分担
为了定量分析洞口位置变化对洞口区截面剪力分担的影响,计算得到洞口区各截面承担的剪力大小,见表4.10。(www.xing528.com)
表4.10中结果表明:
①试件D-1的弯剪比最小,其混凝土板承担的剪力比重最小,占截面总剪力的78.7%;随着弯剪比的增加,试件B-1、D-2的混凝土板承担的剪力比重明显增加,分别占到截面总剪力的83.5%和93.3%,试件呈现出脆性破坏的特征,变形能力也相应地下降。
表4.10 洞口位置变化时负弯矩区洞口截面剪力分担
注:V为截面总剪力;Vc为混凝土板剪力;Vs为洞口上钢梁截面剪力;Vb为洞口下钢梁截面剪力。
②随着弯剪比的增加,各试件钢梁部分承担的剪力比重明显下降,占截面总剪力的比重由21.3%降至6.7%。
3)栓钉滑移分布
洞口位置变化时各负弯矩区组合梁试件滑移沿梁长度方向的分布见表4.11。通过分析可以得到如下结论:
①荷载作用初期,各试件滑移分布较为平缓,栓钉受力都较小;随着荷载的增加,滑移值在洞口区域出现突变,极限荷载时,滑移最大值都出现在洞口左端,说明该区域的栓钉受力较大。
②各试件的滑移值在无洞区域差异不大,在洞口区则有一定差别,随着弯剪比的增加,洞口处滑移分布出现了下降趋势,最大滑移值有所减小,这是由于随着弯剪比的增加,传递到混凝土板上的剪力Vc也有所降低(表4.10),试件的脆性破坏特征更为明显,试件较早破坏导致栓钉的受力性能不能充分发挥。
表4.11 洞口位置变化时负弯矩区组合梁滑移沿梁长方向的分布
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