竹-混凝土组合桥面板的设计与抗弯性能研究

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目前,国内外桥梁主要是采用钢结构或钢混组合结构,但是随着社会的进步和经济的持续发展,传统的钢筋混凝土结构和钢结构也逐渐暴露出其固有缺陷,其中最大的问题是建筑材料本身不环保,不符合可持续发展的要求:无论是钢材还是水泥,都属于高能耗、高污染业的产品,生产过程中需要消耗大量能源,同时产生大量的废水、废气和废渣,严重影响了生态环境;而且钢结构本身会耗费大量钢材使得其造价高,混凝土结构本身自重大、且破坏后难销毁。所以说采用逐步取代钢筋和水泥为主要结构材料的天然可再生的有机材料,是现代建筑业可持续发展的可行之路。  我国的竹材资源丰富,面积和产量均居世界首位。且与木材相比,竹材刚度大、强度高,是一种良好的工程结构材料。目前以竹篾胶合板为代表的竹质结构板材产品日渐增多,尤其是在车辆、建筑、造船等领域获得了广泛的应用,这些充分证明了竹篾胶合板作为结构用材的优良特性。  本文主要研究对象为竹胶板-混凝土组合桥面板,主要做了如下试验研究工作:  1)竹胶板-混凝土组合结构螺钉连接件推出试验研究。  分析和研究螺钉剪力键抗剪承载能力的影响因素;得到螺钉连接件剪力键抗剪承载能力和抗剪刚度的计算公式;得到螺钉连接件荷载-滑移曲线的函数表达式-最后对推出试验做有限元模拟,与试验值对比,为组合板的分析做铺垫。  2)竹胶板-混凝土组合结构抗弯承载能力分析。  在考虑竹胶板-混凝土组合结构界面相对滑移的基础上,分析并推导了组合结构在荷载作用下截面的附加曲率方程,并根据曲率等效的原则,建立了组合结构截面抗弯刚度、在各种荷载作用下组合结构的挠度计算方法。  3)竹胶板-混凝土组合结构的有限元模拟分析。  通过有限元分析计算,确定竹胶板-混凝土组合结构的最佳尺寸,并分析其在不同荷载工况下的挠度值,并与公式计算值对比。最后分析组合板在不同荷载工况作用下的可能出现的破坏形态。
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