目前，對于鋼-混凝土組合結構，常用的非線性有限元分析模型有：
      a.層間模型。該模型計算簡單，但是不便于分析預應力鋼筋的作用。
      b.多節點有限元模型。常用的有三節點、四節點、八節點等有限元模型，其計算結果精確，能用于分析結構局部受力和變形情況，考慮了預應力、異形結構等多種復雜受力情況。但是其涉及的節點多，單元多，工作量大，較難推廣應用。
      c.桿系模型。采用桿系模型計算簡單，受力明確，因而應用廣泛。
      在分析桿系模型的基礎上，提出一種新的鋼-混凝土組合梁的有限元分析方法。該方法首先提出了鋼-混凝土組合梁全過程工作中4個特征狀態(鋼梁下翼緣應力達到0.2fsy、鋼梁下翼緣初始屈服、鋼梁腹板下翼緣0.3hw高度處屈服及構件正截面破壞)的彎矩、曲率計算公式，基于上述的這些特征參數，運用最小二乘法分析得到組合梁截面彎矩-曲率關系的解析表達式。然后利用彎矩曲率關系的解析表達式建立簡支組合梁的有限元分析模型。
      為簡化計算，進行下面的一些基本假定：
      a.截面應變符合平截面假定；
      b.忽略鋼梁與混凝土翼板之間的相對滑移；
      c.混凝土受壓的應力應變關系采用Hognestad模型。在此，將應力應變關系表述為：σc=fc(εc)。
      d.鋼材應力應變關系符合理想彈塑性曲線。
      組合梁正彎矩區受拉邊緣鋼梁應力達屈服強度的20%時應力應變分布如圖所示。其中：εs1，εs2，εs3，εs4分別為鋼梁下翼緣和上翼緣上、下表面應變；σs1，σs2，σs3和σs4為其相應應力；εr′和εc為鋼筋和混凝土上表面應變。可見，在鋼梁下翼緣達到屈服應變的20%時，混凝土和鋼梁處于彈性工作狀態。第1類“T”型截面的塑性中和軸位置在混凝土翼板內，條件是混凝土翼板全截面受壓的壓力合力大于鋼梁全截面受拉時的拉力合力，即Fcf≥Fr′≥Fsf。否則為第2類“T”型截面，中和軸位于鋼梁內。當中和軸位于邊界時，按圖可推導得到： 其中：bc，bf′，bf分別為混凝土板、鋼梁上、下翼緣寬度；hc，hf′和hf為混凝土板、鋼梁上、下翼緣寬度；Ar′為鋼筋面積。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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