水平荷載下大跨度型鋼混凝土轉換梁的受力性能分析

閆龍

（楊凌職業(yè)技術學院 陜西咸陽 712100）

1 工程概況

某礦井項目工程主立井井塔，采用框架-剪力墻的箱框結構。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度，所以立井采用凍結法施工，但這導致原方案中框架柱下無法到達設計深度。為了降低成本，考慮采用底層抽柱的設計方案，從而形成帶轉換梁結構的井塔。

2 模型建立

通過ABAQUS有限元軟件，依次進行模型創(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，所以對型鋼混凝土轉換梁以及型鋼混凝土柱分別進行實體建模，將其組合為一個整體。

3 模型在水平荷載下的有限元分析

3.1 轉換梁混凝土應力受力分析

在水平單調(diào)荷載作用下，混凝土跨中底部的應力值為3.04MPa，通過混凝土應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力為2.55MPa。轉換梁頂面跨中部位壓應力最大，并有向著梁端方向遞減的趨勢。

圖1 混凝土應力分布

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力出現(xiàn)在跨中底部，并且有向梁兩端減少的趨勢，在靠近梁端的位置時，逐漸轉變?yōu)閴簯Γ矣兄饾u增大的趨勢，較大的壓應力168MPa出現(xiàn)在遠離水平荷載一側。最大壓應力出現(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處應力逐漸由受壓變?yōu)槭芾依瓚χ饾u增大。但最大拉應力出現(xiàn)在遠離水平荷載作用一側的梁端頂面處，其值為500MPa，此時，另一側梁端頂部拉應力為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力值很小，最大的應力值只有98.3MPa，在遠離荷載作用的一側的應力值更大，而型鋼的剪力分布規(guī)律，也遵循這一規(guī)律。

4 結論及展望

與落地框架結構相比，尤其是與轉換梁直接相連一層的連接處，是必須受到重視的部位。同時，遠離水平荷載一側，內(nèi)力增長較大。

圖2 縱向受力鋼筋應力分布圖

圖3 型鋼等效應力圖

本文只取了一榀框架做了受力分析，并沒有對整體結構進行研究，缺乏直接應用的能力。且沒有考慮到型鋼與混凝土之間真實的粘接情況，可能會對設計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。