發(fā)布時(shí)間：2018-11-21 09:11

【摘要】：波形鋼腹板PC組合箱梁橋利用波形鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)箱梁的混凝土腹板,是一種國(guó)內(nèi)新興的橋梁結(jié)構(gòu)形式,具有外觀美,受力性能優(yōu)良、施工速度快、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越等特點(diǎn),其應(yīng)用前景良好。本文針對(duì)波形鋼腹板箱梁橋的結(jié)構(gòu)性能的研究具有理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文對(duì)一變截面波形鋼腹板PC組合箱梁實(shí)橋進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)和12個(gè)1：1足尺比例波形鋼腹板PC組合箱梁橋抗剪連接件的模型試驗(yàn),研究了波形鋼腹板箱梁橋的實(shí)際結(jié)構(gòu)性能,并結(jié)合解析方法和有限元數(shù)值方法,分析了變截面波形鋼腹板箱梁橋在抗彎、抗剪、扭轉(zhuǎn)、橫向受力以及抗剪連接件的抗剪等方面的力學(xué)特性,主要研究工作與成果如下：1.通過(guò)實(shí)橋試驗(yàn)結(jié)合有限元實(shí)體模型分析研究了變截面波形鋼腹板箱梁頂、底板和鋼腹板沿截面高度方向上的應(yīng)變分布,驗(yàn)證擬平截面假定；研究變截面波形鋼腹板箱梁橋在對(duì)稱(chēng)加載和偏心加載下沿橋軸線的撓度分布規(guī)律,分析腹板剪切剛度降低對(duì)波形鋼腹板箱梁橋撓度的影響。2.推導(dǎo)了變截面波形鋼腹板箱梁的剪應(yīng)力計(jì)算公式,結(jié)合實(shí)橋試驗(yàn)和有限元分析,對(duì)比等截面波形鋼腹板應(yīng)力的傳統(tǒng)計(jì)算方法,并研究剪應(yīng)力沿橋跨度方向的分布規(guī)律。本文還研究了內(nèi)襯混凝土與波形鋼腹板剪力分配關(guān)系與應(yīng)力分布規(guī)律,提出了內(nèi)襯混凝土的合理厚度。3.分析了波形鋼腹板組合箱梁截面扭轉(zhuǎn)翹曲應(yīng)力應(yīng)變分布,推導(dǎo)變截面波形鋼腹板箱梁橋的扭轉(zhuǎn)剛度的解析公式,研究了截面參數(shù)以及橫隔板對(duì)變截面波形鋼腹板箱梁抗扭剛度的影響,為該類(lèi)型橋梁的扭轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。4.對(duì)波形鋼腹板組合梁橋的橫向受力進(jìn)行研究,提出了波形鋼腹板箱梁橫向受力計(jì)算模型,通過(guò)實(shí)橋試驗(yàn)和有限元計(jì)算,驗(yàn)證了橫向受力計(jì)算模型的正確和有效性。對(duì)比橋規(guī)(JTG D62-2004)中混凝土箱梁橋橫向設(shè)計(jì)要求,本文的分析為波形鋼腹板箱梁橋的橫向設(shè)計(jì)安全提出參數(shù)建議。5.對(duì)三種形式(角鋼連接件、槽鋼連接件及Twin-PBL連接件)的波形鋼腹板PC組合箱梁橋抗剪連接件進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究,采用單調(diào)和循環(huán)荷載作用下的推出試驗(yàn)對(duì)三種不同抗剪連接件的受力機(jī)理、荷載滑移曲線、承載力、延性發(fā)展及耗能情況等力學(xué)性能進(jìn)行了研究和分析。本文還分別通過(guò)對(duì)21個(gè)實(shí)體模型的非線性有限元分析,研究了三種連接件的參數(shù)變化對(duì)抗剪承載力的影響。
[Abstract]:The corrugated steel web PC composite box girder bridge uses the corrugated steel plate to replace the concrete web of the traditional box girder. It is a new bridge structure form in China. It has the characteristics of beautiful appearance, excellent mechanical performance, fast construction speed, superior economic performance, and so on. Its application prospect is good. The study of structural performance of corrugated steel web box girder bridge is of theoretical significance and practical engineering value. In this paper, a real bridge with variable section corrugated steel web plate PC composite box girder is tested systematically, and 12 1:1 full-scale proportional steel webs PC composite box girder bridge shear connectors are tested. The actual structure performance of corrugated steel web box girder bridge is studied. Combined with analytical method and finite element numerical method, the bending, shear and torsion of variable section corrugated steel web box girder bridge are analyzed. The main research work and results are as follows: 1. The strain distribution of the top, bottom and steel webs of corrugated steel box girder along the height direction of the section is studied by the real bridge test and the finite element solid model, and the pseudo-plane section assumption is verified. The deflection distribution along the axis of variable section corrugated steel box girder bridge under symmetrical and eccentric loading is studied, and the effect of web shear stiffness reduction on deflection of corrugated steel web box girder bridge is analyzed. 2. The formula for calculating shear stress of variable section corrugated steel web box girder is derived. Combining with the actual bridge test and finite element analysis, the traditional calculation method of uniform section wave steel web stress is compared, and the distribution of shear stress along the span direction of the bridge is studied. The relationship of shear force distribution and stress distribution between lined concrete and corrugated steel web is also studied, and the reasonable thickness of lined concrete is put forward. The distribution of torsional warpage stress and strain in the section of composite box girder with corrugated steel webs is analyzed, and the analytical formula of torsional stiffness of corrugated steel box girder bridge with variable section is derived. The effect of cross-section parameters and transverse diaphragm on torsional stiffness of variable-cross-section corrugated steel web box girder is studied, which provides the basis and reference for the torsional design of this type of bridge. 4. In this paper, the transverse force of corrugated steel web composite girder bridge is studied, and the calculation model of transverse force on corrugated steel web box girder is put forward. The correctness and validity of the calculation model are verified by the actual bridge test and finite element calculation. Compared with the transverse design requirements of concrete box girder bridge in JTG D62-2004, the analysis of this paper puts forward some parameter suggestions for the transverse design safety of corrugated steel web box girder bridge. 5. The shear connection of three types of corrugated steel web (PC box girder bridge) with corrugated steel webs, channel steel connectors and Twin-PBL connectors are studied in this paper. The mechanical properties of three different shear connectors, such as load-slip curve, bearing capacity, ductility development and energy dissipation, were studied and analyzed by means of monotone and cyclic load deducing tests. Through the nonlinear finite element analysis of 21 solid models, the influence of the parameters of three kinds of connectors on the shear strength is also studied in this paper.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U441;U448.213

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