负弯矩区开洞对组合梁影响实验研究

在洞口形状相同、面积相等的情况下，洞口向上或向下偏心会使上、下钢梁截面所剩的腹板面积出现差异，这样的变化对抗剪承载力会有怎样的影响？为了研究洞口偏心对负弯矩区腹板开洞组合梁受力性能的影响，我们对3个偏心距不同的组合梁试件进行了对比分析，试件参数见表4.2，示意图如图4.21、图4.22所示。

图4.21　洞口偏心时负弯矩区组合梁试件示意图与截面尺寸

图4.22　洞口偏心情况

1）承载力与变形能力

洞口偏心变化下各负弯矩区组合梁试件的荷载-挠度曲线如图4.23所示，对应数值见表4.21。

通过对比分析可以得到如下结论：

①与试件B-1（e=0 mm）相比，洞口上偏试件H-1（e=+30 mm）和洞口下偏试件H-2（e=-30 mm）的承载力分别提高了17.4%和8.6%，说明洞口偏心对负弯矩作用下腹板开洞组合梁的承载力有一定影响，洞口上偏时承载力提高更大。

图4.23　洞口偏心变化时负弯矩区组合梁的荷载-挠度曲线

表4.21　洞口偏心时试件承载力及挠度值对比

②与试件B-1（e=0 mm）相比，洞口上偏试件H-1（e=+30 mm）和洞口下偏试件H-2（e=-30 mm）的变形能力有一定提高，最大挠度值分别提高了19.6%和12.1%，说明洞口偏心对负弯矩作用下腹板开洞组合梁的变形能力有一定影响，洞口上偏时变形能力提高更大。

2）洞口区域剪力分布

为了定量分析洞口偏心变化对洞口区截面剪力分布的影响，计算得到洞口区各截面承担的剪力大小，见表4.22。(www.xing528.com)

表4.22　洞口偏心时负弯矩区组合梁洞口截面剪力分担

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。

表4.22中的结果表明：

①试件B-1的洞口没有偏心，其混凝土板承担的剪力比重最大，占截面总剪力的83.5%；洞口偏心后，上偏试件H-1（e=+30 mm）和下偏试件H-2（e=-30 mm）的混凝土板承担的剪力比重有所下降，分别占到截面总剪力的80.3%和78.7%，但对应的承载力和变形能力都有一定提高。

②洞口偏心后，各试件钢梁部分承担的剪力比重明显增加，占截面总剪力的比重由16.5%上升至22.2%；对于洞口上偏试件H-1，下钢梁截面承担的剪力较大（18.6%），对于洞口下偏试件H-2，洞口上钢梁截面承担的剪力较大（19.7%）；洞口偏心使得钢梁部分承担的剪力比重增加，对应试件的承载力和变形能力都有所提高。

3）栓钉滑移分布

洞口形状变化时各试件滑移沿梁长度方向的分布见表4.23。通过分析可以得到如下结论：

①荷载作用初期，试件滑移分布平缓，栓钉受力都比较小；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，说明该区域栓钉受力较大。

②各试件的滑移值在无洞区域差异不大，在开洞区域有一定差别，试件H-1（e=+30 mm）的承载力最大，其混凝土板承担的剪力Vc较大（表4.22），需要栓钉传递更多的剪力，因此栓钉受力要大一些；试件B-1（e=+30 mm）的承载力与试件H-2（e=-30 mm）的承载力相差不多，对应的混凝土板承担的剪力Vc也较为接近，因此滑移分布差别不大。

表4.23　洞口形状变化时负弯矩区组合梁滑移沿梁长方向的分布

续表