[发明专利]型钢-钢纤维混凝土结构任意界面处相对滑移值计算方法

说明书

本发明公开了型钢‑钢纤维混凝土结构任意界面处相对滑移值计算方法，属于结构位移计算技术领域，充分考虑了加载不同阶段对界面相对滑移值计算的影响，根据实际试验数据绘制出自由端与加载端的荷载‑位移曲线，确定相关特征点；对自由端曲线优化处理得到荷载‑相对滑移曲线，并确定任意荷载下自由端处的相对滑移值ΔS_f；以自由端界面为零点，x轴正向指向加载端，确定从零点到任意界面处长度范围内混凝土的压缩变形Δc(x)和型钢的压缩变形Δs(x)；根据相对滑移值计算公式确定任意界面处相对滑移值ΔS(x)；根据多次试验验证其计算结果，可靠性较高，计算过程简洁，可为型钢‑钢纤维混凝土组合结构的研究提供新思路。

技术领域

本发明属于结构位移计算技术领域，具体涉及型钢-钢纤维混凝土结构任意界面处相对滑移值计算方法。

背景技术

型钢-混凝土结构是由型钢、钢筋、混凝土三种材料协调工作，基于型钢与混凝土的界面黏结，共同抵抗各种外部作用的一种高性能结构，多适用于桥梁、高层建筑、抗震要求较高的地区以及抗火要求较高的结构，虽然型钢-混凝土结构在刚度、承载性能和抗震性能等方面较传统的钢筋混凝土结构更加优异，但在实际工程中也存在一些问题。比如，在梁柱和剪力墙中，以及节点处，由于型钢和钢筋笼的同时设置，都出现了两者在不同程度上的位置冲突。为了解决此问题，经常在型钢的翼缘和腹板处开洞以保证钢筋不被截断。但是这样不但增加了施工的困难，而且由于翼缘和腹板的开洞削弱了型钢的抗弯和抗剪性能，并且由于钢筋笼和型钢的同时布置，混凝土填充孔隙小，造成混凝土浇筑难度变大，容易出现混凝土浇筑不密实、质量差的现象。

型钢-钢纤维混凝土组合结构，将传统的钢筋笼从型钢-混凝土结构中移除，在混凝土中添加钢纤维，并将型钢与钢纤维混凝土进行合理组合。一方面，由于钢纤维提供的桥接作用，能够有效的阻止混凝土内部的裂缝的产生和发展，提高混凝土的韧性以及界面间的挤压作用和黏结强度。另一方面，移除钢筋笼后可以增加型钢横截面尺寸，使型钢翼缘更远离中性轴，从而更有效的利用型钢的抗弯性能，型钢腹板高度的增加也可以提高型钢的抗剪性能，不再设置钢筋笼，避免了对型钢进行开洞和采用钢筋连接器等操作，混凝土的浇筑质量也易于保证。

关于型钢与混凝土之间相对位移的计算，国内外学者并未形成一定的在任意界面处的相对滑移值的计算方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供型钢-钢纤维混凝土结构任意界面处相对滑移值计算方法，计算过程简洁明了，可为型钢-钢纤维混凝土组合结构的设计提供一定的依据。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

型钢-钢纤维混凝土结构任意界面处相对滑移值计算方法，包括如下步骤：

步骤一，根据实际试验数据绘制出自由端与加载端的荷载-位移曲线，确定相关特征点；

步骤二，确定型钢-钢纤维混凝土的基本参数；

步骤三，根据步骤一和步骤二确定的相关数据计算得到黏结残余应力τ_r和摩擦应力τ_f；

步骤四，对自由端荷载-位移曲线进行优化处理确定荷载-相对滑移曲线，并确定任意荷载下自由端处的相对滑移值ΔS_f；

步骤五，以自由端界面为零点，x轴正向指向加载端，通过积分确定从零点到任意界面处长度范围内混凝土的压缩变形Δc(x)和型钢压缩变形Δs(x)；

步骤六，根据相对滑移值计算公式确定任意界面处相对滑移值ΔS(x)。

进一步地，步骤一中，所述的相关特征点包括：

(1)自由端屈服荷载P_y1以及对应的位移S_y1；