摘要：近些年來，隨著人們生產(chǎn)及其日常生活中對(duì)科學(xué)技術(shù)的迫切需要，許多結(jié)構(gòu)工程中都已經(jīng)普遍使用了鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)。例如，我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷臉蛄航Y(jié)構(gòu)和防護(hù)結(jié)構(gòu)，還有一些不太常見的組合結(jié)構(gòu)，如船舶結(jié)構(gòu)和近海結(jié)構(gòu)等等，這些結(jié)構(gòu)工程都展示了鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)的廣闊應(yīng)用前景。但是在設(shè)計(jì)原理方面和設(shè)計(jì)上，鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)和其它組合結(jié)構(gòu)相比，仍然存在著很多問題，這就需要我們對(duì)鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列高效率的優(yōu)化，使其達(dá)到我們所需要的標(biāo)準(zhǔn)。本文就從鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀及其性能優(yōu)化方面進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵字：鋼板夾芯混凝土組合梁 力學(xué)性能 優(yōu)化研究

1、鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)來源及分析

1.1鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)的來源

在人們的日常生活及生產(chǎn)中，最常見的組合結(jié)構(gòu)就是鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)，顧名思義鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)就是將鋼板和連接件焊接成一體，并在它們的上部或者內(nèi)部澆注混凝土，使其成為一個(gè)完整的組合結(jié)構(gòu)。鋼板和混凝土之間的粘結(jié)力主要是靠剪力連接件來傳遞的。目前，鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種研究比較成熟、應(yīng)用十分廣泛的結(jié)構(gòu)形式，主要包括組合梁、組合柱、組合板和組合剪力墻。這種組合結(jié)構(gòu)在橋梁結(jié)構(gòu)工程及土木結(jié)構(gòu)工程中有著非常廣泛的應(yīng)用前景，但是存在著許多的不足，例如易變性、變形大等等諸多問題，這就迫切需要一種新型的組合結(jié)構(gòu)用來滿足人類生活及生產(chǎn)的需要。鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)就是一種繼承了鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)其不足之處進(jìn)行優(yōu)化而成的新型組合結(jié)構(gòu)。

1.2鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)的性能分析

鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)就是將使用壽命長(zhǎng)久且成本比較低的混凝土材料填充在兩層鋼板之間，這種方法不僅靈活運(yùn)用了組合結(jié)構(gòu)的概念，還能夠充分發(fā)揮各種組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，有助于生產(chǎn)生活當(dāng)中對(duì)各項(xiàng)工作的有效開展，最終有助于獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。在制作過程中，通常在下部和上部鋼板上焊接剪力連接件，通過這種方法有效保證鋼板和混凝土之間的相互作用。顧名思義，鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)就是屬于一種組合構(gòu)件，上部和下部的核心混凝土抗剪和鋼板抗彎構(gòu)成了這種組合構(gòu)件。這種鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)不僅僅利用了鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)的各種優(yōu)點(diǎn)，還合理的運(yùn)用了夾芯復(fù)合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，更關(guān)鍵的是將二者巧妙地結(jié)合在一起，使之具有剛度大、施工方便、受力合理、截面結(jié)構(gòu)靈活以及大大提高綜合經(jīng)濟(jì)效益、比較容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等各種優(yōu)點(diǎn)。

2、鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

2.1組合結(jié)構(gòu)在橋梁、近海結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

由于實(shí)際生活當(dāng)中的需要，各種橋梁結(jié)構(gòu)和近海結(jié)構(gòu)都需要承受較大的負(fù)重，人們普遍使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)難以滿足所需要的各項(xiàng)條件。相比之下，鋼板夾芯混凝土這種組

合結(jié)構(gòu)能夠有效、充分的發(fā)揮混凝土抗壓性能高以及鋼板抗拉強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)，從而能夠承受更大的負(fù)重，解決了人們?cè)跇蛄?、近海結(jié)構(gòu)工程中面臨的首要難題。

2.2組合結(jié)構(gòu)在防爆工程中的應(yīng)用

最近幾年來，由于各種自然災(zāi)害的不斷發(fā)生，例如地震、環(huán)境影響、火災(zāi)、大爆炸，以及一些人為災(zāi)害的發(fā)生，例如超重、超載、工作者施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)失誤，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼一混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)難以滿足實(shí)際工程中的需要，然而鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)在這些自然災(zāi)害和人為災(zāi)害的各種防爆炸性能方面表現(xiàn)的較為優(yōu)越。這種高抗力的組合結(jié)構(gòu)不僅具有獨(dú)特的抗爆炸性能，還能有效經(jīng)受住各種形式的爆炸載荷的攻擊，其中包括汽車爆炸、卡車爆炸和炸藥爆炸等各種爆炸。

2.3該組合結(jié)構(gòu)在隧道等防護(hù)工程中的應(yīng)用

通過大量工作者的實(shí)際操作，將鋼板夾芯混凝土這種組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用在隧道等防護(hù)工程中，不僅大大提高了隧道等防護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、剛度和承載能力，還能有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐用性。主要是由于內(nèi)、外層鋼板對(duì)混凝土具有很強(qiáng)的約束力，能有效發(fā)揮鋼板抗拉和混凝土抗壓的性能，這恰好能夠運(yùn)用在隧道等防護(hù)工程中，并且具有一定的優(yōu)勢(shì)。

3、鋼板夾芯混凝土組合梁力學(xué)性能的優(yōu)化研究

通過近幾十年來各位工程界前輩的努力研究和實(shí)驗(yàn)分析，我們知道了鋼板夾芯混凝土組合梁結(jié)構(gòu)的破壞形式主要包括滑移破壞、彎曲破壞和剪切破壞，并且通過大量實(shí)驗(yàn)分析知道發(fā)生彎曲破壞的鋼板夾芯混凝土組合梁的承載力和延性性能十分的好，剪力連接件的間距和數(shù)量都嚴(yán)重影響著組合梁的抗彎承載力。

3.1鋼板夾芯混凝土組合梁的抗彎承載力分析

鋼板夾芯混凝土組合梁中的鋼板和混凝土之所以能夠保證它們整體共同工作，主要是因?yàn)榧袅B接件傳遞混凝土和鋼板界面上的縱向水平剪力。比較常見的完全剪力連接組合梁和部分剪力連接組合梁就是根據(jù)剪力連接程度的大小來劃分的。鋼板強(qiáng)度、鋼板厚度、混凝土強(qiáng)度等等直接影響著鋼板夾芯混凝土組合梁的極限抗彎承載力。通過實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)鋼板的強(qiáng)度和厚度都對(duì)鋼板夾芯混凝土組合梁的極限承載力有著很大的影響，混凝土的強(qiáng)度對(duì)鋼板夾芯混凝土組合梁的極限承載力的影響相對(duì)而言小了很多，并且鋼板夾芯混凝土組合梁的極限承載力隨著鋼板的強(qiáng)度和混凝土強(qiáng)度的增大而增大，這就需要我們?cè)趯?shí)際的工程操作中加大鋼板的硬度和增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度來有效的增大鋼板夾芯混凝土組合梁的極限承載力。

3.2鋼板夾芯混凝土組合梁的界面滑移分析

鋼板夾芯混凝土組合梁實(shí)質(zhì)上就是將混凝土澆注在焊有剪力連接件的兩層鋼板之間，這種組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型可以簡(jiǎn)單的視為由鋼板、剪力連接件和混凝土組合而成的一個(gè)完整組合體。剪力連接件是鋼板夾芯混凝土組合梁中最為重要的一個(gè)部分，它不僅僅有助于協(xié)調(diào)鋼板和混凝土之間的連接，還決定著鋼板和混凝土之間的界面抗剪能力，從而有效保證鋼板與混凝土產(chǎn)生組合效應(yīng)并能很好的共同工作。在日常的工程中一般都是采用柔性剪力連接件，采用這種較為柔軟的剪力連接件的目的主要是利用自身的變形來實(shí)現(xiàn)傳遞鋼板與混凝土界面間的剪力的作用，柔性剪力連接件沿著組合梁傳遞剪力之后，混凝土和鋼板之間的界面伴隨著一定的相對(duì)滑移，就是這種界面滑移對(duì)組合梁的性能有著極其重要的影響，其中主要包括：對(duì)組合梁中的混凝土和鋼板之間的界面受力性能降低，并且隨著梁長(zhǎng)位置的改變而改變；

降低了組合梁的截面抗彎剛度，使組合梁的截面抗彎剛度成為了一個(gè)變值；大大的降低了截面的組合效應(yīng)，使得組合截面抗彎承載力嚴(yán)重減小，通過大量分析實(shí)驗(yàn)可知組合梁跨中的界面滑移為零，并且最大界面滑移發(fā)生在組合梁的端部，因此可以通過提高剪力連接件的抗剪剛度，縮小剪力連接件的沿梁長(zhǎng)方向上的布置間距等方法來有效減小鋼板與混凝土間的界面滑移。

結(jié)語：

本文主要通過對(duì)鋼板夾芯混凝土組合結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)生活當(dāng)中的性能進(jìn)行研究分析以及在橋梁、近海結(jié)構(gòu)工程和隧道等防護(hù)工程中的應(yīng)用，最終對(duì)鋼板夾芯混凝土組合梁力學(xué)性能進(jìn)行了一系列的優(yōu)化研究并得出了較好的優(yōu)化方案。

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