波形钢—混凝土组合桥面板受力性能研究

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近年来,公路运输的超载形势日趋严峻,公路桥梁使用寿命降低,桥面板的损害较为严重。为克服传统的钢筋混凝土桥面板抗剪能力的不足,在钢-混凝土组合正交异性桥面板的基础上,引入了一种新型的以波形钢作为混凝土底板的桥面板结构—波形钢-混凝土组合桥面板。本文以安徽省淮南孔李淮河大桥右汊航道桥为工程背景,对该类波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能及影响参数进行了分析,不仅可为工程设计提供参考,也可为波形钢-混凝土组合桥面板的运营养护提供帮助,可为工程设计提供参考。论文的主要研究内容和结论包括:1.建立全桥整体模型,分析比较不同载荷组合作用下桥梁的静力行为,得出二期恒载和满载作用下中跨跨中为本桥纵横梁正弯矩最大的位置,即作为本文分析桥面板时的最不利位置。2.采用子模型法建立了桥面板局部板段模型,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,对波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能进行分析。结果表明,波形钢折板能够显著提高桥面板的抗弯承载力及刚度。分析过程中未出现构件的剪切破坏,波形钢折板与混凝土板之间相对滑移量较小,两者协同工作性能较好。但混凝土和波形钢折板之间的法向接触行为较不均匀,甚至在波形钢折板腹板的位置会出现两种材料的剥离现象。3.分析了波形钢-混凝土组合桥面板的各设计参数对桥面板极限承载力的影响,得到了混凝土等级、波形钢折板厚度、波形钢折板强度等参数与承载力之间的关系,可为工程设计提供参考。4.分析了收缩徐变以及整体温度作用下桥面板的受力状态,得出了混凝土桥面板、波形钢折板以及纵横梁中由收缩徐变引起的应力不断增长。随着混凝土强度的提高,收缩徐变和徐变系数逐渐减小,各构件由收缩徐变引起的内力则逐渐降低;在温度变化时两者不协调变形导致温度应力的产生。
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