图6为外包钢梁沿梁长方向应力分布的发展过程，据此可对组合梁钢构件性能进行全过程分析。从图中可以看出，随着荷载的增加钢梁应力不断增大，在极限状态时梁中部纯弯段内钢梁底板和部分腹板以达到屈服。在受力全过程中钢梁作用发挥良好。图7为组合梁中混凝土的裂缝形态发展过程图，它反应了裂逢出现的位置、先后顺序和发展情况。

    将外包钢组合梁中的钢梁换算成纵向受力钢筋，钢材强度、混凝土标号、截面尺寸均不变。图8给出了外包钢组合梁与同等钢材换算截面的钢筋混凝土梁力学性能的比较。显然外包钢组合梁极限承载力比钢筋混凝土梁提高了近1倍。根据计算及试验结果可以发现，外包钢组合梁的受力性能类似于钢筋混凝土，同时塑性的发展也兼有钢结构受弯构件的特点，并且受力性能优于钢筋混凝土梁。

    本文的有限元计算结果和文献[8]的试验结果存在一定的差别，可能的原因有：⑴ 采用的简化分析模型不可能完全正确地模拟组合梁的受力行为；⑵ 计算采用的钢和混凝土的非线性本构关系σ(ε)与实验梁有差异；⑶ 由于未进行粘结滑移试验，界面粘结滑移本构关系τ(s)近似采用型钢混凝土的粘结滑移本构关系是产生误差的主要原因。

4  结论

    ⑴ 本文采用非线性有限元分析研究外包钢混凝土组合梁的受力性能，分析模型考虑了钢梁和混凝土非线性本构关系和交界面滑移非线性，用于模拟钢-混凝土组合梁结构的非线性行为，计算得出的组合梁极限荷载、挠度、应变等与实验结果吻合较好。

    ⑵ 通过非线性有限元计算分析，并与实验对比发现，外包钢混凝土组合梁的弯曲性能类似于钢筋混凝土，同时兼有钢结构受弯构件的特点，但其承载力和刚度有很大提高。

    ⑶ 研究表明采用本文模型分析外包钢混凝土组合梁非线性的可靠性，同时也证明了运用有限元分析的方法研究组合梁的工作性能的可行性。

    ⑷ 有效利用ANSYS这一有限元工具,既可以避免繁琐的有限元编程设计,轻松实现对混凝土构件的有限元分析,又可以节约大量的试验经费，为外包钢组合梁的实际工程应用提供有效的指导。

    参考文献

    [1]  肖辉，李爱群，陈丽华等. 钢与混凝土组合梁的发展、研究和应用[J]. 特种结构，2005，22(1)：38-41.

    [2]  范旭红，石启印，马波. 钢-混凝土组合梁的研究与展望[J]. 江苏大学学报，2004，25(1)：89-92.

    [3]  李鑫全、陈云波. MB轻型房屋钢结构建筑体系[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005.

    [4]  朱伯芳. 有限单元法原理与应用[M]. 北京：中国水利水电出版社，1998.

    [5]  杨勇. 型钢混凝土粘结滑移基本理论及应用研究[D]. 西安建筑科技大学，2003.

    [6]  毛小勇. 轻钢-混凝土组合梁、组合板的静力及抗火性能研究[D]. 哈尔滨工业大学，2003.

    [7]  张彬，李国强. 型钢混凝土粘结性能研究现状[J]. 结构工程师，2005，21(5)：84-88.

    [8]  赵风华. 钢-混凝土组合梁的试验研究[J]. 河北建筑工程学院学报，1999，17(1)：43-53.

    [9]  王连广，刘嵩，杨丽君. 预应力钢与高强混凝土组合梁有限元分析[J]. 东北大学学报，2005，21(3)：192-195.