根据连接件轴力和剪力计算方法设计的抗扭组合梁板，由翼缘板和支撑在翼缘板下面的结构梁构成，其特征在于：所述翼缘板下表面附着通过连接件固连的压形板，所述结构梁至少由两侧的斜面和底面构成，所述两侧斜面的下边缘分别与底面的两侧边固连，且上边缘分别与压形板的两侧固连，所述底面的宽度小于压形板的宽度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗扭组合梁板结构，尤其是依据特定设计计算方法的抗扭组合梁结构改进，属于建筑
技术介绍
目前，两种材料组成的组合梁板结构越来越多地应用于桥梁及高层建筑结构中。组合梁跨度的不断增大，实际的组合梁往往处于弯扭等复合受力状态。剪力连接件的工作性能与组合梁的受力特性密切相关。然而至今对剪力连接件的性能分析都建立在试验基础上，剪力连接件在组合梁受复合弯扭作用时没有成熟的设计计算方法，国内外规范均是空白。检索发现，申请号为96190324.4的中国授权专利技术专利公开了一种钢筋混凝土梁的钢筋尺寸的确定方法及其改进，其中钢筋混凝土梁和立柱的钢筋结构的尺寸确定和制造方法包括独立地计算横向钢筋的水平和垂直筋条构件，取代传统的箍筋，利于进行任何钢筋混凝土结构的预制，具有相当的材料及贮存混凝土钢筋结构构件所需的空间的节约。但该专利并不能解决组合梁板结构在受复合弯扭时的设计计算。因此，无法根据科学的计算，设计出具有尽可能合理的组合梁结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有抗扭组合梁结构设计存在的盲目性，无理论依据，无章可循，通过建立科学的数学模型，推导出抗扭连接件轴力和剪力计算方法，在此基础上提出承载能力显著提高的新型抗扭组合梁板结构，从而更好的满足工程建设发展的需要。通常，组合梁由A和B两种材料组成，相互之间通过连接件连接而成。实验表明，剪力连接件可承受水平X、Y两方向的剪力，由于连接件自身受扭及其端部受弯矩作用都很小，因此剪力连接件的破坏主要是由剪切及轴向变形引起。为了达到以上专利技术目的，申请人通过反复推演以及必要的验证，归纳出的总体思路为首先假设上翼板发生微虚拟转动，找到求抗扭连接件上轴力的方法；接着，为了求出作用于连接件上的剪力，把组合梁等效为半跨圆弧曲梁，从而使连接件的受力状况完全等同于直线组合梁上连接件的受力状况，在此合理数学模型上推导出组合梁板受弯扭时剪力的计算确定方法；最后根据上述计算公式和方法，设计出本专利技术承载能力显著提高的抗扭组合梁板结构。具体计算公式推演过程如下1扭矩引起的连接件上轴向力确定方法设连接件受力前后变形如图1。组合梁板之间传递扭矩T时，连接件L上受到轴向力N(参见图2和图3)。S表示栓钉连接件间的横向间距；d表示连接件到旋转中心(图2中o点)的距离，可以认为每个连接件的受力与到o点的距离成正比。由力矩平衡方程可以得到在任意连接件上受到的最大竖向轴力。为确定在扭矩T的作用下每个剪力连接件的轴向受力Ni，记N为同一排Ni中最大值，T′为每排连接件所承担的扭矩。假设上翼板绕o点发生微小刚体转动，从图2和图3可得NiN=(i-1)s+d(n′-1)s+d]]>所以，Ni=N((i-1)s+d(n′-1)s+d)---(1)]]>又因为Σi=1n′{Ni}=T′]]> 上述公式中，每排连接件承受扭矩T′为T′=Tn/n′---(2)]]>把式(1)代入式(2)，得到Σi=1n′{2N(n′-1)s+d}=T′]]>所以，N=(n′-1)s+dΣi=1n′2T′---(3)]]>当n′＝1时，即仅有一列连接件时，N=2T′bs---(4)]]>bs＝2d+(n′-1)s (5)2扭矩和弯矩引起连接件上的剪力确定方法在弯矩状态下，作用A与B上下翼板交界面上连接件上的最大纵向剪力为Q，Q取(fAAA，ABfB)中较小者，Q＝min{fAAA，ABfB}(6)上述公式中，AA，AB分别表示A和B的截面面积，fA，fB分别为A和B的抗压强度。如图4-图6所示(C1截面处受力状况相同于直梁CD任意截面)，在扭矩T，弯矩M作用下，直梁的半跨CD(D为跨中)，为了求出作用于连接件上的力V，可以等效为半跨圆弧曲梁C1D1，引起C1点扭矩的偏心距为 P为垂直于圆弧曲梁作用的力，取P=ML/2---(7)]]>式中，M，L分别表示直线组合梁的弯矩和跨度。显然，直线组合梁任意截面的受力完全等同于等效圆弧曲梁上C1点截面的受力状况，因此，截面B1处的连接件的受力状况完全等同于直线组合梁上任意截面处连接件的受力状况，这样就为直线组合梁受复合弯扭时剪力连接件的设计提供了方便。沿上下翼板剖开，如图3所示，剪力Vi和Q位于圆弧曲梁的水平面内，P为垂直于该水平面的外集中力。由于Q对曲线组合梁各截面形心的偏心作用，引起每个连接件所承担的剪力Vi与连接件到D1点的距离成正比。也就是说在半跨L/2内，单个连接件由扭矩产生的水平剪力Vi同该截面处的扭矩值成正比，大小沿直线C1D1线性分布，D1处Vi＝0，C1处Vi最大＝V，V4即是所求的由扭矩T在直梁连接件上引起的剪力，如上图所示。连接件在梁跨内均匀分布，Q引起的单个连接件上的水平剪力Q1均与Q方向相反，半跨上所有连接件的Q1相等，且总和为Q，即Q1=Qn---(8)]]>用n表示为连接件的总数(半跨内)，n′表示连接件的列数，求出C1处单个连接件上的剪力Q1和V，也就知道了在弯扭作用下直线组合梁上连接件的所受剪力。半跨内连接件的排数m=nn′---(9)]]>由图2可知tgα2=T/PL2---(10)]]>得到α=2tg-1(T/PL/2)---(11)]]>又因为(2Rsinα2)2=(L2)2+(TP)2,]]>所以R=L24+(TP)22sinα2---(12)]]>由ΣMD1=0,]]>即在水平平面内，所有连接件的Vi对B1的弯矩之和应等于所有连接件的Q1对B1的弯矩之和。从C1处开始，任意一排连接件上由扭矩引起的剪力ViVi=V-(i-1)v-0m-1(i=1,2,3...,m)---(13)]]>任意一排连接件上的Vi对D1的弯矩为×---(14)]]>任意一排连接件上的Q1对D1的弯矩为---(15)]]>得到Σi=1m{×}]]>=Σi=1m{}]]>故2n′VRsinα2Σi=1m{×}]]>=n′Q1R(1-cosα)Σi=1m---(16)]]>从而，得到C1处由扭矩作用而引起的单个连接件上剪力V为⇒V=n′Q1(1-cosα)Σi=1m2n′sinα2Σi=1m2---(17)]]>把Q本文档来自技高网...
【技术保护点】
根据连接件轴力和剪力计算方法设计的抗扭组合梁板，由翼缘板和支撑在翼缘板下面的结构梁构成，其特征在于：所述翼缘板下表面附着通过连接件固连的压形板，所述结构梁至少由两侧的斜面和底面构成，所述两侧斜面的下边缘分别与底面的两侧边固连，且上边缘分别与压形板的两侧固连，所述底面的宽度小于压形板的宽度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡少伟，
申请(专利权)人：胡少伟，
类型：发明
国别省市：84
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