大跨度波形钢腹板-RPC组合梁桥剪切屈曲研究

发布时间：2020-05-15 18:16

【摘要】：相比传统的预应力混凝土组合梁,波形钢腹板-活性粉末混凝土(Reactive Powder concrete,简称RPC)组合梁把顶、底板混凝土换成RPC,腹板混凝土换成了波形钢腹板,大大降低结构自重,提高了结构的荷载效应,使组合梁跨径得到提升,可应用于大跨度桥梁结构。对于大跨度波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥而言,波形钢腹板的剪切屈曲是限制其应用的主要因素。本文针对此问题进行了专题分析,其主要工作如下:(1)对于跨径组合为(141m+250m+141m)的连续刚构桥,设计了传统的预应力混凝土连续刚构桥方案和波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥方案,计算分析发现波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥跨中最大挠度是传统预应力混凝土连续刚构桥跨中最大挠度的2倍,而这主要是由于波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥梁高过低造成的,但是随着梁高的增加,波形钢腹板容易发生屈曲破坏,所以有必要进一步研究波形钢腹板在大跨度桥梁中应用的剪切屈曲问题;(2)对于单肢波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥,当根部梁高≥13m时,其剪切屈曲强度已不足,需采用双肢波形钢腹板。本文设计了3种不同梁高双肢波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥,研究了双肢波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥的剪切屈曲强度随梁高的变化规律,验证了采用双肢波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥在大跨度桥梁中的可行性;(3)对于双肢波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥上部结构自重大、施工复杂、造价高等缺点,提出了采用聚氨酯和钢板相结合的复合波形钢腹板型式,并验证了该结构型式的可行性,设计了6种不同厚度的聚氨酯复合波形钢腹板-RPC组合箱梁连续刚构桥,研究了不同厚度的聚氨酯组合模式的适用性,为今后类似桥梁的设计提供了借鉴。
【图文】：

模型梁试验,单位,波形钢腹板

双肢波形钢腹板和复合波形钢腹板就被提上了日程。.2 波形钢腹板-混凝土组合桥梁的国外研究现状自从波形钢腹板-混凝土箱梁的概念被提出以来，世界各国学者对其产生了浓厚的。各国通过对比研究发现了波形钢腹板的各类型参数对其结构受力的影响，并对波腹板的剪切、屈曲、扭转等进行了研究。1920 年，Bergmann、Reissner 等学者提出了把矩形钢板视为正交异性板，从而推导单位长度波形钢腹板所能承受的屈曲荷载[15]。上世纪 60 年代，Easley 等人推导出了波形钢板的局部屈曲及整体屈曲的计算公式。1993 年 Elgaaly 和 Seshadrl 制作了 6 根不同波纹形状的波形钢腹板试验梁，并对这试验梁进行了加载，如图 1-1 所示，其有限元计算模型如图 1-2 所示。然后用软件验进行了模拟计算，将计算结果与试验数据进行对比发现：在抵抗弯矩方面，波形板几乎可以忽略不计，也就是说弯矩几乎完全由上下翼缘承担[16-17]。

波形钢腹板,有限元计算模型

【参考文献】