波形钢腹板连续组合箱梁承载能力试验研究

发布时间：2019-08-28 08:36

【摘要】：波形钢腹板连续组合箱梁具有自重小,跨度大,预应力效率高,造型美观,抗震能力强等特点,较适合运用于跨度较大、地震烈度等级高和风景区内桥梁。本文基于试验梁和理论计算,对波形钢腹板连续组合箱梁的破坏机理和抗弯剪受力特点开展了相关研究。主要工作及结论如下:(1)依托模型试验,对波形钢腹板连续组合箱梁在弹性阶段的弯剪受力特点进行分析,结果表明:试验梁各观测截面布置测点在高度方向上其纵向应变符合拟平截面假定,波形钢腹板上测点竖向剪应力沿高度方向上基本相等,且和外加荷载值成正比关系,体外预应力增量随外加荷载的增加呈线性增大,预应力增量值随荷载等级增加而产生的变化趋势与中跨跨中挠度变化趋势具有相似性,两者之间存在相关性,中跨观测截面上下钢混结合面剪切滑移值基本相同。(2)依托模型试验,对波形钢腹板连续组合箱梁在破坏加载下的破坏机理和弯剪受力特点进行分析,结果表明:与混凝土体外预应力连续箱梁相比较,波形钢腹板连续组合箱梁延性较好,有着明显的延性破坏特征,且试验梁的截面开裂和破坏对箱梁抗剪能力影响较小,试验梁受弯距作用下,截面破坏过程可划分为四个阶段——弹性加载阶段、中跨跨中正弯矩区开裂阶段、中支座截面负弯矩区开裂阶段和中跨跨中截面底板纵向钢筋屈服阶段,波形钢腹板连续组合箱梁观测截面混凝土开裂和钢混结合面剪切滑移存在相互影响。(3)结合模型试验和相关文献,推导了基于跨中挠度的波形钢腹板连续组合箱梁体外预应力增量的计算方法,并结合经典弯曲理论对波形钢腹板体外预应力组合箱梁的极限抗弯承载力验算公式进行了修正,推导了考虑钢混结合面剪切滑移、体外预应力增量和钢翼缘板受力的波形钢腹板组合箱梁极限抗弯承载力的验算方法。
【图文】：

组合箱梁,波形钢腹板,平钢板,波形钢板

普通的混凝土箱梁采用混凝土来浇筑腹板，施工时，需要一定的厚度来设置逡逑体内预应力筋和纵向钢筋，在桥梁总重中腹板重量占较大比例，显著增大了箱梁逡逑的上部结构自重。为此，，专家学者开始增大对减轻桥梁结构自重的问题的重视。逡逑为了减轻结构的重量，波形钢腹板组合箱梁因此出现。在法国，最先出现了逡逑由平钢板作为腹板的组合箱梁，该结构形式较为简单，受力明确，施工快捷，但逡逑同时也存在着一些缺点，例如平钢板对混凝土顶底板的固定约束使得结构预应力逡逑效率被削弱；与此同时，由于结构腹板容易失稳，需要设置横向加筋肋，工程投逡逑入随之也有一定程度增加。逡逑为了防止预应力的减小损失，法国专家又采用波形钢板来代替传统的平面钢逡逑板，以此来降低预应力的折损量，并将其运用于工程实例，于１９８６年修建完成逡逑Ｃｃｍｇａｃ桥，见图所示。它是全世界第一座建成投入使用的波形钢腹板组逡逑合箱梁桥，全桥运用转向块作为体外预应力钢筋的转向装置，并将转向块和横隔逡逑板合二为一，在实际施工中完成转向问题的同时，增强了箱梁的整体抗扭转能力逡逑和横向刚度。该桥采用波形钢板代替了传统的混凝土腹板，在整个桥梁建筑史上逡逑有着里程碑的重大意义［２］［３］。波形钢腹板组合箱梁的整体构造如图１－３所示。逡逑逦１２１０逦逡逑

组合箱梁,波形钢腹板

板合二为一，在实际施工中完成转向问题的同时，增强了箱梁的整体抗扭转能力逡逑和横向刚度。该桥采用波形钢板代替了传统的混凝土腹板，在整个桥梁建筑史上逡逑有着里程碑的重大意义［２］［３］。波形钢腹板组合箱梁的整体构造如图１－３所示。逡逑逦１２１０逦逡逑图１－１邋Ｃｏｇｎａｃ桥逦图１－２邋Ｃｏｇｎａｃ桥横截面图（ｃｍ）逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｃｏｇｎａｃ邋ｂｒｉｄｇｅ逦Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｃｒｏｓｓ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃｏｇｎａｃ邋ｂｒｉｄｇｅ（ｃｍ）逡逑１逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U441

【参考文献】