钢-混凝土组合梁充分发挥钢材和混凝土材料特性的优势，在桥梁建设中被广泛应用。但在实际桥梁工程中，由于连续组合梁负弯矩区存在混凝土受拉、钢材受压以及车辆移动荷载产生的疲劳效应等不利因素，导致组合梁结构刚度退化和耐久性下降。本文采用模型试验和数值模拟相结合的研究方法，对钢-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能和疲劳性能展开研究。 （1）研究开口截面钢箱组合梁负弯矩区的受力性能，对5个开口截面钢箱组合梁采用静力加载的方式进行负弯矩区受力性能试验，并分析试件的破坏形态、荷载-位移曲线、混凝土裂缝发展规律及各构件应变等试验结果。研究表明：负弯矩作用下，钢箱组合梁的跨中区域采用斜交方向施加荷载，组合梁会发生轻微的扭转，另外，通过对比试件SCBQ1、SCBQ2和SCBQ3的裂缝发展规律，当裂缝达到0.2mm ，试件SCBQ1、SCBQ2和SCBQ3的荷载等级分别占极限荷载的9.9%、21.4%和45.0%，表明钢纤维混凝土抗裂性能优于预应力混凝土和普通混凝土。 （2）建立开口截面钢箱组合梁负弯矩区受力性能试验的有限元模型，将模型的计算结果与试件的破坏形态和荷载-位移曲线作对比，验证模型的准确性。然后，基于该模型进行参数分析，研究混凝土强度、混凝土板厚度、钢箱梁腹板厚度、横隔板厚度和底板厚度对负弯矩区受力性能影响。研究表明：影响开口截面钢箱组合梁承载力的主要因素是钢箱梁的腹板、横隔板以及底板厚度，由于钢箱梁属于薄壁箱梁，较大荷载下往往会出现非线性、塑性形变以及局部失稳等现象。相比于C40、C50、C60、C70和C80混凝土组合梁，使用钢纤维混凝土的组合梁的极限承载力分别提高了6.83%、2.77%、2.6%、2.14%、1.49%。 （3）研究工字钢组合梁负弯矩区的疲劳性能，开展负弯矩作用下工字钢组合梁的疲劳性能和残余力学性能试验，观察分析组合梁在循环荷载下的受力性能、疲劳现象、挠度变化以及裂发展规律等。试验结果表明：两个组合梁均表现为负弯矩区钢梁腹板和下翼缘板受压屈曲，且疲劳试验中形成的钢裂纹未扩展，说明疲劳试验对组合梁的退化影响较小。另外，钢纤维混凝土组合梁的开裂荷载和极限荷载均高于普通混凝土组合梁，开裂荷载提高25%，极限荷载提高23%。 （4）利用有限元软件ABAQUS建立工字钢组合梁的数值模型，并将模型静载计算结果与试验结果作对比，验证模型的准确性。然后，将模型的ODB文件导入FE-SAFE中进行疲劳寿命计算。计算得到模型在疲劳幅[30kN，1660kN]的范围内，组合梁的模型疲劳寿命约为30万次，疲劳破坏位置位于负弯矩区加载点正下方的钢梁下缘。在此基础上，考虑了不同混凝土强度、钢梁高厚比以及疲劳幅值，分析组合梁的不同混凝土强度、不同高厚比、不同疲劳幅值的疲劳寿命和破坏位置。结果表明，组合梁的疲劳破坏主要出现在负弯矩区加载处的钢梁下翼缘或腹板受压破坏、钢梁上翼缘受拉破坏的位置，而疲劳幅值是影响组合梁寿命的主要参数，寿命随着疲劳幅的增大而减小。
NETL
