【摘 要】
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波形钢腹板PC组合箱梁桥源自法国,其结构形式较传统箱梁桥有了明显优化:一方面,采用波形钢腹板代替传统混凝土腹板,桥梁自重大幅度降低;另一方面,体外预应力筋被大量推广应用。该类桥梁于20世纪末期在法国、日本等国实现理论突破并成功付诸实践,我国对此类桥梁的研究起步相对较晚,但发展较快。变截面作为一种较为复杂的结构形式在大跨度波形钢腹板PC箱梁桥中被广泛应用,其力学性能与等截面结构形式存在明显差异,且仍
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波形钢腹板PC组合箱梁桥源自法国,其结构形式较传统箱梁桥有了明显优化:一方面,采用波形钢腹板代替传统混凝土腹板,桥梁自重大幅度降低;另一方面,体外预应力筋被大量推广应用。该类桥梁于20世纪末期在法国、日本等国实现理论突破并成功付诸实践,我国对此类桥梁的研究起步相对较晚,但发展较快。变截面作为一种较为复杂的结构形式在大跨度波形钢腹板PC箱梁桥中被广泛应用,其力学性能与等截面结构形式存在明显差异,且仍具有较大的研究空间。本文以一座跨径210m的单箱三室变截面波形钢腹板PC箱梁桥为工程背景,从静力与动力两个角度系统研究多箱室变截面波形钢腹板组合箱梁桥力学性能。静力研究采用分级加载方法,对比波形钢腹板桥与传统PC箱梁桥弯剪性能差异性,对多箱室变截面波形钢腹板PC箱梁桥顶底板及腹板应力应变分布规律进行探究。研究表明:多箱室变截面波形钢腹板PC箱梁桥具有良好的抗弯性能,预应力筋作用效率更高;顶底板弯曲正应力沿桥梁横向表现出明显的“剪力滞”现象;波形钢腹板剪应力沿竖向分布均匀;相较等截面梁,变截面梁顶底板承剪份额有所加大,不容忽视。动力研究从两方面展开:其一,对比分析波形钢腹板PC箱梁桥与传统PC箱梁桥振型特征及自振频率,同步研究各结构参数对多箱室变截面波形钢腹板桥自振特性的影响规律;其二,研究在水平及竖向反应谱作用时波形钢腹板桥的位移及应力响应。研究表明:波形钢腹板取代混凝土腹板使得箱梁桥扭转频率出现较为明显的降低而横向振动频率几乎不变;横隔板厚度的增加使得波形钢腹板PC箱梁桥自振频率略微降低;腹板厚度增大使得桥梁自振频率在有限范围内逐步升高;合理布设支座可以有效提高桥梁自振频率;竖向反应谱作用时结构产生的位移及应力响应较水平反应谱作用时更为明显,横向反应谱对桥梁横向位移影响较大。多箱室变截面波形钢腹板组合箱梁桥具有优越的静动力学性能,其受力更为合理明确,钢、混两种材料各自力学性能优势得以充分发挥,同时该类桥梁具有良好的经济效益与美学价值。
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