考慮界面滑移效應的鋼-混凝土組合梁橋動力性能試驗與理論研究.pdf

1、鋼-混凝土組合結構極富創(chuàng)新空間，在體系輕柔的橋梁結構中應用廣泛，其動力性能和振動控制問題愈來愈引起工程界的關注。當前，組合結構的設計理念是采用栓釘等柔性剪力連接件，允許鋼和混凝土的界面發(fā)生一定滑移，以達到兩者“柔性”協(xié)同工作的目的。界面滑移效應對組合結構的影響規(guī)律是當前國內外組合結構領域研究的熱點問題，但目前的研究多集中在靜力性能方面，針對界面滑移對動力性能影響規(guī)律及計算方法的研究較少。通過理論解析、模型試驗和數值分析方法，研究了界面滑

2、移效應對組合梁和預應力組合梁的自振頻率、阻尼等振動特性的影響規(guī)律，并提出了實用計算方法，主要研究內容包括:
　　(1)進行了5根跨度3.8m的簡支鋼-混凝土組合梁的模態(tài)試驗，其中4根采用栓釘剪力件，剪力連接度分別為0.6、0.7、1.0和1.4，另一根采用開孔鋼板剪力件（近似認為剛性連接）。試驗結果表明:與采用開孔鋼板剪力件的試驗梁相比，剪力連接度小于等于1.0的三根梁，其前4階豎彎模態(tài)頻率的減小幅度均在10％以上，最大為26％;

3、剪力連接度為1.4的梁基頻減小了6.1％，2～4階自振頻率減小幅度也均在10％以上;剪力連接度為1.4的梁較連接度為0.6的梁基頻增大了13.2％?？梢姡缑婊菩獙M合梁自振頻率的影響不容忽略，計算中須予以考慮。
　　(2)根據鋼梁和混凝土板的分離體模型，考慮界面變形協(xié)調，得到了考慮界面滑移效應的組合梁振動控制微分方程。基于該方程的解析解，針對界面剪力連接剛度、截面幾何特性等對簡支組合梁自振頻率的影響規(guī)律進行了參數分析，進一步

4、揭示了界面滑移效應對組合梁動力性能的影響規(guī)律。
　　(3)提出了考慮界面滑移效應時組合梁自振頻率的兩種實用計算方法:滑移系數法和修正折減剛度法。
　　滑移系數法是將組合梁自振頻率的解析推導結果剝離為兩部分:其一是不考慮界面滑移的計算結果，即運用換算截面剛度計算得到的頻率;其二為由界面滑移引起的折減效應，可由界面剪力連接剛度和截面幾何參數計算得到。
　　分析了按靜力計算中普遍采用的折減剛度計算組合梁自振頻率的可行性，結果

5、表明，靜力折減剛度法適用范圍有限，在某些情況下，計算結果甚至會與實際規(guī)律相悖;基于此，對靜力剛度折減系數附加一項修正系數，提出了組合梁自振頻率計算的修正折減剛度法，拓展了靜力折減剛度在動力計算中的適用范圍。
　　(4)基于復阻尼理論及各階振型單個振動周期內阻尼耗能相等的原則，推導了組合梁各階模態(tài)的等效阻尼比計算公式，公式在形式上為組合梁兩種材料的阻尼比關于剛度的加權平均，可用于不考慮界面滑移耗能時，組合梁各階振型阻尼比的計算。

6、r>　　(5)提出了考慮界面滑移的體外預應力組合梁自振頻率計算方法，綜合考慮了體外預應力和界面滑移對組合梁自振頻率的影響。開展了4片體外預應力組合梁的模態(tài)試驗，研究了體外預應力對組合梁豎彎模態(tài)頻率的影響，結果表明:直線形體外預應力對梁頻率影響較小，基本在1.5％范圍內;折線形體外預應力由于增加了梁的表觀剛度，引起梁自振頻率的增大，且隨著體外束偏轉角的增加，自振頻率增幅趨大。基于模態(tài)試驗結果，對提出的自振頻率計算方法進行了驗證，其1階和2