基于波形钢板褶皱效应的钢-混组合连续梁桥负弯矩区抗裂方法研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wrx5428167
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在钢-混凝土组合连续梁桥负弯矩区,混凝土桥面板开裂是不可避免的一个设计难题。大量的试验和研究表明,在负弯矩区施加预应力能够有效缓解混凝土开裂的问题,并且在工程实际中应用最为广泛。但是由于组合截面的特性,有相当一部分预应力会通过剪力连接件传递到钢箱梁腹板内,一方面造成了负弯矩区混凝土预应力施加效率低下,抗裂性能提升有限,另一方面过大的预应力可能导致钢箱梁板件受压屈曲。为了解决上述问题,本文提出一种将负弯矩区平钢腹板替换为波形钢腹板的变钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁结构。
  本文以长深高速高广段小清河特大桥二号桥为研究背景,替换该桥负弯矩区平钢腹板为波形钢腹板,对比分析腹板形式改变对结构负弯矩区抗裂及其他力学性能的影响。由于波形钢腹板的褶皱效应,导致其纵向易压缩,几乎不承担轴向力和弯矩,也几乎不会承担预应力。变钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁基于波形钢腹板的上述特点,希望更多的预应力由混凝土桥面板承担,提高预应力施加效率和混凝土的抗裂性能。本文的主要工作内容及成果如下:
  (1)应用实体有限元软件Midas FEA建立小清河特大桥二号桥的全桥平钢腹板组合连续箱梁的实体有限元模型,并在该模型基础上建立负弯矩区变钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁模型和全桥波形钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁模型;并通过各模型负弯矩区应力情况的研究证明了负弯矩区平钢腹板改为波形钢腹板对混凝土桥面板抗裂性能提升的有效性,并得出截面因钢腹板形式改变造成的内力分配变化的规律;
  (2)通过预压力占比情况给出一种简单的预应力施加效率计算方法,定量地证明了波形钢腹板对钢-混凝土组合连续梁预应力施加效率提高的有效性;
  (3)建立两跨变钢腹板钢-混凝土组合梁模型,考虑施工阶段影响,对模型波形钢腹板厚度、钢腹板高度、波形钢腹板折叠角度、波形钢腹板平直段长度、有无钢箱梁上翼缘板等参数进行敏感性分析;研究发现变钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁力学性能对波形钢腹板厚度、钢腹板高度等参数敏感性最高,去掉钢箱梁上翼缘板能有效提升负弯矩区混凝土的抗裂性能;
  (4)基于简单塑性理论,结合波形钢腹板力学特性推导出变钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁负弯矩区截面极限承载力的计算公式。以规范为基础,在不考虑波形钢腹板影响的情况下,推导出变钢腹板钢-混凝土组合连续箱梁开裂弯矩的计算公式。通过现有理论公式和推导公式的计算对比,证明了所推公式的合理性。
其他文献
准确的有限元模型是进行健康监测、静动力响应再分析、结构优化、损伤识别等工作的前提。然而,由于施工误差、环境作用、材料参数简化及结构边界理想化等原因,依据设计图纸建立的有限元模型通常与实际结构存在着一定的差异,难以保证结构分析的可靠性,因此需要对初始有限元模型进行修正。传统的有限元模型修正方法存在着较多的不足,如基于灵敏度分析的参数筛选不够准确、重复调用有限元软件导致计算成本过大等。为减少模型修正的
学位
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)因其轻质、高强、耐腐蚀等优越的性能,学者们对其进行了大量力学性能的研究,在桥梁结构中也得到广泛应用,但其刚度低、延性差、脆性破坏等缺点同样不容忽视。而钢材具有高弹模、延展性好但易腐蚀的特点,可见二者具有极强的互补性,因此本文考虑将二者结合:将FRP和钢材复合与混凝土通过剪力连接件组合形成一种新型FRP/钢-混凝土组合梁,结
学位
自然界的岩体内包含了大量的如节理、断层、层面等不连续结构面,这些不连续结构面使得岩体的力学性质与岩石有很大差异。研究表明,节理的力学特性对岩体强度以及稳定性有着至关重要的影响。在过去的几十年中,岩石力学、地球物理、地震工程的科研工作者对应力波入射节理岩体的各种情况进行了大量的理论和实验研究。现在的研究大多局限于一维状态下应力波垂直入射的情况,而自然界中倾斜入射的状况才是更为常见和普遍存在的。应力波
学位
我国以地铁建设为龙头的城市地下空间开发正迅猛发展,地下结构空间分布日益密集,新建地铁线路常以曲线和近接的方式避让既有地下结构物,增加了地铁隧道施工安全风险。依托南京地铁 7 号线区间盾构隧道穿越立交工程,工程中万寿村站~丁家庄站区间线路多段穿越上软下硬复合地层,开挖面上半部分主要为粉质黏土,下半部分存在闪长岩、粉砂岩和泥岩多种情况。线路以R=450m的曲线隧道近接栖霞大道跨经五路高架桥 29#桥墩
学位
BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技术自2000年左右被引入中国后,在工业与民用建筑领域已经取得较为长足的发展。然而其在桥梁建设领域,BIM的应用较为滞后,面临着人才、环境等多方面阻碍。本文的研究目的是推广BIM在桥梁建设领域的应用,加强项目在施工控制以及管理养护阶段的信息整合,实现桥梁的全生命周期管理。  本研究依托安徽某连续梁拱组合钢桥及其施工控制
学位
槽型梁具有建筑高度低、断面空间利用率高等优点,因此在城市轨道交通中得到广泛应用。传统的槽型梁跨径较大时通常采用三向预应力体系,导致腹板与道床板结合的角隅处因预应力管道相互交错而影响混凝土的振捣施工,角隅处容易产生裂缝。本文以跨径35m带有横向预应力体系的预应力混凝土槽型梁为研究对象,采用足尺荷载试验和有限元软件ABAQUS数值模拟相结合的方法,对其力学性能进行一系列的研究,为此类槽型梁的设计、施工
学位
我国是地震发生较多的国家之一。当地震发生时,桥梁结构发生破坏具有灾难性影响。尤其是近几年,人行桥的构造越来越复杂,所以对复杂桥梁结构提出一种具体的震后损伤概率模型具有重要意义。本文以一座双层异形连续梁桥为研究对象,进行了如下几个方面的研究:  (1)采用 OpenSees 有限元软件建立双层异形连续梁桥的有限元模型。首先利用OSLite 软件的可视化,初步验证 OpenSees 所建立模型的准确性
学位
桥梁结构在长期服役过程中,由于遭受环境侵蚀、循环荷载等作用,承载能力与耐久性不断降低,进而影响道路桥梁运营过程中的安全性。桥梁结构动力参数是对桥梁结构整体刚度与服役性能宏观评价的重要指标,也是评价桥梁安全运营能力的关键尺度。传统的测试方法需耗费大量的人力物力进行传感装置安装,同时传感器容易受到车辆通行的影响而产生共振,特别在复杂恶劣环境下这种接触式的传感方法使得现场实施更加困难。近年来,随着现代通
学位
波形钢腹板PC组合箱梁是用波折形钢腹板代替传统混凝土箱梁中的混凝土腹板而形成的一种新型组合结构,它解决了混凝土腹板开裂问题,在提高桥梁结构的强度、减轻自重、增大跨越能力、减小预应力损失、提高材料利用率等方面具有一定优势。为了满足日益增长的交通需求,越来越多的波形钢腹板PC组合箱梁桥采用单箱多室截面形式,甚至我国目前已建成了单箱十室的该类组合箱梁。但是研究表明,由于采用较薄的波形钢腹板代替较厚的混凝
学位
本文对我国现行与旧版的《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015、JTG D60-2004与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018、JTG D62-2004,美国《AASHTO LRFD Bridge Design Specification》8th Edition 2017与欧洲Eurocode系列中的混凝土桥梁规定的设计方法进行了对比研究。主要进行了以下方
学位