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毕业论文-钢板-混凝土组合抗剪梁的数值模拟与理论分析，共81页，41922字，附外文翻译
中文摘要
以国内土木工程领域的大规模加固改造为背景，钢板-混凝土组合抗剪加固技
术出现并成为一种新型有效的加固手段，为研究组合抗剪加固梁，研究清楚组合
抗剪梁的力学性能具有重要意义。为了对钢板-混凝土组合抗剪梁进行准确的数值
模拟与理论分析，可靠的剪切理论以及成熟的有限元分析工具是两大关键。
以转动裂缝模型为核心思想的修正压力场理论是近 30 年来钢筋混凝土剪扭
行为研究成果的代表之一，本文提出通过大型通用有限元程序 ABAQUS 6.9 二次
开发将修正压力场理论应用于非线性有限元分析中，并在该理论的基础上作出一
定发展，得到适用于压拉弯剪复合作用下的钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构
的非线性分析的平面膜单元模型。将该模型应用于国内外各类型构件的分析中，
包括钢筋混凝土梁（剪切破坏梁、弯曲破坏梁、弯剪复合破坏梁）、钢筋混凝土
墙以及内嵌钢板混凝土组合墙，数值模拟结果与试验结果吻合良好，表明该模型
充分兼顾准确性、通用性，为压拉弯剪复合作用下的钢筋混凝土结构、钢-混凝土
组合结构的非线性分析提供了有效的手段。
以本文开发的平面膜单元模型为基础，本文对钢板-混凝土组合抗剪梁受竖向
剪切作用下的力学行为进行了全过程非线性有限元分析，研究了钢板-混凝土组合
抗剪梁的荷载-挠度全曲线及其破坏机理，提出了构件斜压破坏、剪压破坏、斜拉
破坏的剪跨比限值，进而给出了抗剪承载力的一般计算公式与简化设计方法，并
通过与数值计算结果进行对比，对比结果表明一般计算公式与数值计算结果吻合
良好，简化设计公式具有合理的安全储备，说明本文提出的一般计算公式与设计
方法准确、实用，为组合抗剪梁的设计计算提供了可靠依据，也为将来进行组合
抗剪加固梁的研究奠定了基础。
关键词 ：转动裂缝模型；平面膜单元模型；剪切；钢板-混凝土组合；组合抗剪梁

目录
第 1 章
引言 ...... 1
1.1 背景 .. 1
1.1.1 钢板-混凝土组合抗剪研究背景 .. 1
1.1.2 用于结构剪切行为非线性分析的平面膜单元  5
1.1.3 钢筋混凝土剪切理论 ..... 5
1.1.4 有限元程序及其二次开发 .... 6
1.2 研究目标 . 7
1.3 章节简介 . 7
第 2 章 文献回顾 ..... 9
2.1 国内外已有研究回顾 .. 9
2.1.1 已有的组合抗剪承载力研究工作 ...... 9
2.1.2 Vecchio 与 Collins 的团队的研究工作 .....11
2.1.3 Hsu 的团队的研究工作.11
2.2 修正压力场理论 .11
第 3 章 基于修正压力场理论的平面膜单元模型  14
3.1 用于组合构件非线性剪切分析的平面膜单元模型  14
3.1.1 定义主应变方向角? .. 15
3.1.2 取消裂缝检查  16
3.1.3 添加钢板本构关系 ...... 16
3.1.4 推导单元切线刚度矩阵 ..... 17
3.2 平面膜单元非线性求解全过程 ..... 19
3.3 平面膜单元模型在通用有限元程序 ABAQUS 6.9 中的实现...... 20
第 4 章 试验验证 ... 23
4.1 钢筋混凝土弯剪构件  23
4.2 钢筋混凝土压弯剪构件 ... 27
4.3 钢-混凝土组合压弯剪构件 ..... 30
第 5 章 钢板-混凝土组合抗剪的受力性能 ... 32
5.1 有限元模型 .. 32
5.2 剪跨比影响分析 . 34
5.3 钢板-混凝土组合抗剪梁上限抗剪承载力 Vu，max ...... 38
5.3.1 组合抗剪梁τ~γ关系曲线的影响因素...... 38
5.3.2 上限抗剪承载力V u,max的计算方法 ... 41
5.3.3 上限抗剪承载力V u,max的实用设计方法 . 45
5.4 钢板-混凝土组合抗剪梁抗剪承载力 Vu .... 47
第 6 章 结论 .... 51
插图索引 ...... 53
表格索引 ...... 55
参考文献 ...... 56
致明 ... 59
声谢 ... 58
附录 A 书面翻译..... 60
附录 B1
附录 B2
抗剪承载力一般计算公式验证明细  70
抗剪承载力简化设计公式验证明细  76