【摘要】：本文在總結(jié)分析鋼錨梁式組合索塔錨固結(jié)構(gòu)及剪力連接件相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,通過模型試驗(yàn)和理論分析,對(duì)鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)及其鋼混連接處混合剪力連接件的受力性能進(jìn)行了深入研究,提出了該類索塔錨固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。本文主要完成以下幾方面的工作:采用彈塑性有限元數(shù)值方法對(duì)鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)的傳力機(jī)理進(jìn)行了研究。有限元數(shù)值模型考慮了鋼與混凝土間的非線性接觸,并模擬了鋼錨梁與鋼牛腿螺栓連接和兩者初始相對(duì)位置等構(gòu)造細(xì)節(jié)。研究得到,在橫橋向?qū)ΨQ索力作用(后文簡(jiǎn)稱雙側(cè)索力工況,其大小為成橋恒載狀態(tài)索力)和單側(cè)換索工況(為斜拉橋維護(hù)過程中更換單根斜拉索的特殊工況)下索力在鋼錨梁和鋼牛腿各板件間的傳遞規(guī)律、分配大小及比例,以及由焊釘和PBL剪力鍵兩種型式連接件組成的混合剪力連接件的受力狀態(tài)。進(jìn)行了鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)足尺節(jié)段模型試驗(yàn)研究。采用與實(shí)橋相同的材料、構(gòu)造、施工工藝和加載方式,試驗(yàn)測(cè)試了錨固結(jié)構(gòu)中鋼錨梁、鋼牛腿、混合剪力連接件和混凝土塔壁在成橋恒載索力、換索工況、運(yùn)營(yíng)最不利索力和1.2倍成橋恒載索力作用下的應(yīng)力分布和變化規(guī)律,以及混凝土塔壁裂縫的分布情況。試驗(yàn)結(jié)果表明錨固結(jié)構(gòu)安全可靠;將試驗(yàn)結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了有限元數(shù)值模擬方法的精確性。采用彈塑性有限元數(shù)值模擬方法,對(duì)鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)的極限承載能力進(jìn)行理論分析。研究得到錨固結(jié)構(gòu)的破壞形式;加載至結(jié)構(gòu)破壞的過程中,各構(gòu)件應(yīng)力、變形的演變過程,混凝土塔壁裂縫的發(fā)展規(guī)律,以及索力在混合剪力連接件間分配的變化規(guī)律。采用精細(xì)化彈塑性有限元數(shù)值分析方法對(duì)鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)中焊釘連接件和PBL剪力鍵的受力性能進(jìn)行了研究。有限元模型在計(jì)入材料非線性和接觸問題的基礎(chǔ)上,研究了索力在混合剪力連接件間的傳遞機(jī)理及其影響因素。模擬剪力連接件在索塔錨固結(jié)構(gòu)中的邊界條件,研究了外包混凝土豎向承壓和水平力(拉拔力和壓力)作用下,單釘連接件和單孔PBL剪力鍵抗剪承載力、剪切剛度以及構(gòu)件變形和應(yīng)力分布的變化規(guī)律,并提出了適用于鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)的焊釘連接件和PBL剪力鍵承載力計(jì)算公式。明確了受力最合理的鋼錨梁約束方式和節(jié)段間壁板拼接形式。依據(jù)空間力系平衡理論,得到鋼錨梁不同約束方式下,施工過程中索力水平分力在鋼錨梁與混凝土塔柱間的分配關(guān)系隨荷載的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,采用有限元數(shù)值分析方法,建立索塔錨固區(qū)三維空間整體模型,對(duì)不同鋼錨梁約束方式下成橋階段混凝土塔柱應(yīng)力、節(jié)段間壁板不同拼接形式下混凝土塔柱應(yīng)力和剪力連接件豎向剪力分布進(jìn)行對(duì)比分析�？偨Y(jié)上述研究成果的基礎(chǔ)上,確定了鋼錨梁、鋼牛腿和混凝土塔壁的受力模型,并推導(dǎo)了關(guān)鍵截面內(nèi)力計(jì)算公式;提出了鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U441;U445.72

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 胡世德;范立礎(chǔ);;上海南浦大橋動(dòng)力特性分析[A];全國(guó)索結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];1991年

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本文編號(hào)：2517558