水平荷載下大跨度型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁的受力性能分析

閆龍

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西咸陽 712100）

1 工程概況

某礦井項(xiàng)目工程主立井井塔，采用框架-剪力墻的箱框結(jié)構(gòu)。長28m，寬24m，總高度為96.5m。為了加快表層土和部分基巖段的施工進(jìn)度，所以立井采用凍結(jié)法施工，但這導(dǎo)致原方案中框架柱下無法到達(dá)設(shè)計(jì)深度。為了降低成本，考慮采用底層抽柱的設(shè)計(jì)方案，從而形成帶轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的井塔。

2 模型建立

通過ABAQUS有限元軟件，依次進(jìn)行模型創(chuàng)建、荷載定義以及網(wǎng)格劃分建立有限元模型。由于轉(zhuǎn)換梁以及框支柱的內(nèi)部鋼筋排布很密以及截面尺寸較大，所以對(duì)型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁以及型鋼混凝土柱分別進(jìn)行實(shí)體建模，將其組合為一個(gè)整體。

3 模型在水平荷載下的有限元分析

3.1 轉(zhuǎn)換梁混凝土應(yīng)力受力分析

在水平單調(diào)荷載作用下，混凝土跨中底部的應(yīng)力值為3.04MPa，通過混凝土應(yīng)力分布圖可以觀察出，裂縫最開始出現(xiàn)的部位是跨中以及梁端位置處。隨著跨中撓度以及應(yīng)力的不斷增大，產(chǎn)生斜裂縫，并且隨著荷載的增大，不斷向梁兩端頂部發(fā)展，其中斜裂縫部位的拉應(yīng)力為2.55MPa。轉(zhuǎn)換梁頂面跨中部位壓應(yīng)力最大，并有向著梁端方向遞減的趨勢(shì)。

圖1 混凝土應(yīng)力分布

3.2 型鋼混凝土受力鋼筋受力分析

在水平單調(diào)荷載作用下，從圖2可知，受力鋼筋的最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在跨中底部，并且有向梁兩端減少的趨勢(shì)，在靠近梁端的位置時(shí)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，且有逐漸增大的趨勢(shì)，較大的壓應(yīng)力168MPa出現(xiàn)在遠(yuǎn)離水平荷載一側(cè)。最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在頂部縱筋處，其值為375MPa，同樣地向著梁端方向逐漸減小，在距離梁端3m處應(yīng)力逐漸由受壓變?yōu)槭芾?，且拉?yīng)力逐漸增大。但最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在遠(yuǎn)離水平荷載作用一側(cè)的梁端頂面處，其值為500MPa，此時(shí)，另一側(cè)梁端頂部拉應(yīng)力為209MPa。

3.3 型鋼混凝土中型鋼的受力分析

水平單調(diào)荷載作用下，從圖3中可知，底部型鋼翼緣在跨中拉應(yīng)力最大，并沿著梁端方向減小，但是靠近梁端部分的型鋼分布的應(yīng)力值很小，最大的應(yīng)力值只有98.3MPa，在遠(yuǎn)離荷載作用的一側(cè)的應(yīng)力值更大，而型鋼的剪力分布規(guī)律，也遵循這一規(guī)律。

4 結(jié)論及展望

與落地框架結(jié)構(gòu)相比，尤其是與轉(zhuǎn)換梁直接相連一層的連接處，是必須受到重視的部位。同時(shí)，遠(yuǎn)離水平荷載一側(cè)，內(nèi)力增長較大。

圖2 縱向受力鋼筋應(yīng)力分布圖

圖3 型鋼等效應(yīng)力圖

本文只取了一榀框架做了受力分析，并沒有對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，缺乏直接應(yīng)用的能力。且沒有考慮到型鋼與混凝土之間真實(shí)的粘接情況，可能會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)造成一些較大的偏差。這些都是需要在日后的工作和研究中需要深入討論和解決的問題。