变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥结构性能研究

发布时间：2018-11-21 09:11

【摘要】：波形钢腹板PC组合箱梁桥利用波形钢板代替传统箱梁的混凝土腹板,是一种国内新兴的桥梁结构形式,具有外观美,受力性能优良、施工速度快、经济性能优越等特点,其应用前景良好。本文针对波形钢腹板箱梁桥的结构性能的研究具有理论意义和工程实用价值。本文对一变截面波形钢腹板PC组合箱梁实桥进行系统的结构性能试验和12个1：1足尺比例波形钢腹板PC组合箱梁桥抗剪连接件的模型试验,研究了波形钢腹板箱梁桥的实际结构性能,并结合解析方法和有限元数值方法,分析了变截面波形钢腹板箱梁桥在抗弯、抗剪、扭转、横向受力以及抗剪连接件的抗剪等方面的力学特性,主要研究工作与成果如下：1.通过实桥试验结合有限元实体模型分析研究了变截面波形钢腹板箱梁顶、底板和钢腹板沿截面高度方向上的应变分布,验证拟平截面假定；研究变截面波形钢腹板箱梁桥在对称加载和偏心加载下沿桥轴线的挠度分布规律,分析腹板剪切刚度降低对波形钢腹板箱梁桥挠度的影响。2.推导了变截面波形钢腹板箱梁的剪应力计算公式,结合实桥试验和有限元分析,对比等截面波形钢腹板应力的传统计算方法,并研究剪应力沿桥跨度方向的分布规律。本文还研究了内衬混凝土与波形钢腹板剪力分配关系与应力分布规律,提出了内衬混凝土的合理厚度。3.分析了波形钢腹板组合箱梁截面扭转翘曲应力应变分布,推导变截面波形钢腹板箱梁桥的扭转刚度的解析公式,研究了截面参数以及横隔板对变截面波形钢腹板箱梁抗扭刚度的影响,为该类型桥梁的扭转的设计提供依据和参考。4.对波形钢腹板组合梁桥的横向受力进行研究,提出了波形钢腹板箱梁横向受力计算模型,通过实桥试验和有限元计算,验证了横向受力计算模型的正确和有效性。对比桥规(JTG D62-2004)中混凝土箱梁桥横向设计要求,本文的分析为波形钢腹板箱梁桥的横向设计安全提出参数建议。5.对三种形式(角钢连接件、槽钢连接件及Twin-PBL连接件)的波形钢腹板PC组合箱梁桥抗剪连接件进行了模型试验研究,采用单调和循环荷载作用下的推出试验对三种不同抗剪连接件的受力机理、荷载滑移曲线、承载力、延性发展及耗能情况等力学性能进行了研究和分析。本文还分别通过对21个实体模型的非线性有限元分析,研究了三种连接件的参数变化对抗剪承载力的影响。
[Abstract]:The corrugated steel web PC composite box girder bridge uses the corrugated steel plate to replace the concrete web of the traditional box girder. It is a new bridge structure form in China. It has the characteristics of beautiful appearance, excellent mechanical performance, fast construction speed, superior economic performance, and so on. Its application prospect is good. The study of structural performance of corrugated steel web box girder bridge is of theoretical significance and practical engineering value. In this paper, a real bridge with variable section corrugated steel web plate PC composite box girder is tested systematically, and 12 1:1 full-scale proportional steel webs PC composite box girder bridge shear connectors are tested. The actual structure performance of corrugated steel web box girder bridge is studied. Combined with analytical method and finite element numerical method, the bending, shear and torsion of variable section corrugated steel web box girder bridge are analyzed. The main research work and results are as follows: 1. The strain distribution of the top, bottom and steel webs of corrugated steel box girder along the height direction of the section is studied by the real bridge test and the finite element solid model, and the pseudo-plane section assumption is verified. The deflection distribution along the axis of variable section corrugated steel box girder bridge under symmetrical and eccentric loading is studied, and the effect of web shear stiffness reduction on deflection of corrugated steel web box girder bridge is analyzed. 2. The formula for calculating shear stress of variable section corrugated steel web box girder is derived. Combining with the actual bridge test and finite element analysis, the traditional calculation method of uniform section wave steel web stress is compared, and the distribution of shear stress along the span direction of the bridge is studied. The relationship of shear force distribution and stress distribution between lined concrete and corrugated steel web is also studied, and the reasonable thickness of lined concrete is put forward. The distribution of torsional warpage stress and strain in the section of composite box girder with corrugated steel webs is analyzed, and the analytical formula of torsional stiffness of corrugated steel box girder bridge with variable section is derived. The effect of cross-section parameters and transverse diaphragm on torsional stiffness of variable-cross-section corrugated steel web box girder is studied, which provides the basis and reference for the torsional design of this type of bridge. 4. In this paper, the transverse force of corrugated steel web composite girder bridge is studied, and the calculation model of transverse force on corrugated steel web box girder is put forward. The correctness and validity of the calculation model are verified by the actual bridge test and finite element calculation. Compared with the transverse design requirements of concrete box girder bridge in JTG D62-2004, the analysis of this paper puts forward some parameter suggestions for the transverse design safety of corrugated steel web box girder bridge. 5. The shear connection of three types of corrugated steel web (PC box girder bridge) with corrugated steel webs, channel steel connectors and Twin-PBL connectors are studied in this paper. The mechanical properties of three different shear connectors, such as load-slip curve, bearing capacity, ductility development and energy dissipation, were studied and analyzed by means of monotone and cyclic load deducing tests. Through the nonlinear finite element analysis of 21 solid models, the influence of the parameters of three kinds of connectors on the shear strength is also studied in this paper.
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441;U448.213

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄琪;;波形钢腹板的设计方法[J];长安大学学报(自然科学版);2009年03期

2 邓勇;;波形钢腹板组合梁应用与研究进展[J];国防交通工程与技术;2009年06期

3 陈宝春;陈宜言;林松;;波形钢腹板桥梁应用调查分析[J];中外公路;2010年01期

4 孙天明;李淑琴;;波形钢腹板冷成型缺陷控制[J];公路;2010年05期

5 孙大博;李广慧;王东炜;;大跨度波形钢腹板桥剪切屈曲有限元分析[J];管理工程师;2010年02期

6 聂建国;李法雄;;考虑腹板剪切行为的波形钢腹板梁理论模型[J];中国公路学报;2011年06期

7 孙大博;;波形钢腹板抗剪设计分析[J];居业;2012年08期

8 阎卫国;;波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的设计应用[J];现代交通技术;2012年05期

9 刘红科;;波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的设计与施工[J];山西建筑;2013年19期

10 聂建国;朱力;唐亮;;波形钢腹板的抗剪强度[J];土木工程学报;2013年06期

相关会议论文 前10条

1 黄浩;杨丙文;万水;;波形钢腹板箱梁横向设计分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2011年

2 王春生;聂建国;;波形钢腹板组合梁疲劳性能研究进展[A];中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十次年会论文集[C];2005年

3 朱鹏志;史鹏程;谢旭;张治成;;多箱室波形钢腹板桥梁的结构空间受力特性分析[A];第十八届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C];2008年

4 谢旭;史鹏程;黄剑源;;波形钢腹板箱梁扭转计算理论[A];第17届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2008年

5 王春生;刘晓娣;徐岳;;波形钢腹板组合梁疲劳性能研究[A];钢结构工程研究（六）——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2006年学术交流会论文集[C];2006年

6 刘培贤;;浅谈卫河特大桥波形钢腹板预应力混凝土箱梁的施工方法[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2010)[C];2010年

7 胡旭辉;顾安邦;徐君兰;钟豪;;波形钢腹板箱梁——大堰河桥设计分析[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2005年全国桥梁学术会议论文集[C];2005年

8 李华明;雷俊卿;王国亮;潘晓;;波形钢腹板结合箱梁几何参数设计研究[A];2006钢桥科技论坛全国学术会议论文集[C];2006年

9 万水;卢炳灿;张恒平;蒋正国;;波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁桥设计与建造[A];第14届全国结构工程学术会议论文集（第三册）[C];2005年

10 王福敏;;波形钢腹板箱梁静载效应试验研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

相关重要报纸文章 前3条

1 记者 尹登明 通讯员 李莹;黄河上建大跨度波形钢腹板组合桥梁[N];中国铁道建筑报;2014年

2 通讯员 李永旺;我国波形钢腹板工艺施工第一大跨度桥合龙[N];人民铁道;2013年

3 记者　高亢 通讯员　张影;我省多座桥梁全国领先[N];河南日报;2006年

相关博士学位论文 前5条

1 贾慧娟;变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥结构性能研究[D];东南大学;2015年

2 冀伟;波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究[D];兰州交通大学;2013年

3 王皓磊;新型钢—混凝土组合结构研究[D];湖南大学;2012年

4 王军;波形钢腹板PC组合箱梁桥截面优化设计和剪力连接件研究[D];长安大学;2013年

5 吴文清;波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应问题研究[D];东南大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 谭中法;波形钢腹板箱梁桥的荷载横向分布系数研究[D];西南交通大学;2015年

2 周春娟;波形钢腹板连续组合箱梁桥动力特性及抗震性能研究[D];西安建筑科技大学;2015年

3 左志鹏;波形钢腹板组合梁的变形分析研究[D];西南交通大学;2015年

4 索文嘉;波形钢腹板连续刚构桥的结构设计参数与施工过程研究[D];西南交通大学;2015年

5 余世杰;波形钢腹板箱型梁桥的静动力学性能研究[D];长安大学;2015年

6 罗军;单箱多室波形钢腹板部分斜拉桥力学性能分析[D];郑州大学;2015年

7 杨立甫;单箱多室波形钢腹板部分斜拉桥剪力传递分析[D];郑州大学;2015年

8 魏涛;波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥的施工过程力学分析[D];西南交通大学;2015年

9 祁信丽;波形钢腹板部分斜拉桥[D];郑州大学;2014年

10 吕梁;斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究[D];河南科技大学;2015年

，

本文编号：2346521