单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转性能研究

发布时间：2020-10-17 22:20

　　 随着桥梁设计技术的进步和工程经验的积累,波形钢腹板组合箱梁桥呈现“大跨径”、“宽桥面”和“新型施工工艺”三大发展趋势。近年来,单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥在我国大跨径桥梁建设中得到了广泛的应用。另外,异步浇筑施工因其充分结合了波形钢腹板组合箱梁桥的结构特点,具有施工工期短、安全性高及经济性好等优势,具有广泛的应用前景。但单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转效应显著,且异步浇筑施工期结构受力复杂,既有研究主要针对单箱单室等截面箱梁开展,而对单箱多室箱梁的研究尚不完善。本文通过模型试验、理论分析和数值模拟,对大跨径单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转性能及采用异步浇筑施工存在的关键技术问题进行一系列的研究,并提出相应的设计计算方法及构造优化措施,主要研究内容如下:(1)通过双悬臂梁模型试验,首次研究了单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥采用常规悬臂浇筑施工和异步浇筑施工的受力特性,重点对比分析了两种工艺下主梁的破坏模态及剪切与扭转性能,给出了异步浇筑施工期抗扭性能及关键部位设计建议。(2)针对单箱多室波形钢腹板组合箱梁承剪机理及腹板剪应力不均匀分布特点,基于等效剪切刚度及弯矩等效作用原理提出了适用于变截面梁腹板剪应力简化计算公式,通过数值分析提出了实桥设计腹板剪应力不均匀系数取值。综合评估了波形钢腹板局部、整体和相关屈曲计算公式的适用性,给出了单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥的抗剪设计流程并提出了抗剪设计精确计算方法。。(3)基于薄壁箱梁理论推导了单箱多室波形钢腹板组合箱梁的约束扭转微分方程并进行求解,结合弹性地基梁比拟法和Newmark数值法求解了单箱多室波形钢腹板组合箱梁畸变微分方程,并通过模型试验验证了扭转与畸变计算方法的适用性。(4)通过1组双悬臂梁模型试验,研究了内衬混凝土对波形钢腹板组合箱梁剪切与扭转性能的影响,揭示了内衬混凝土承剪比随荷载的变化规律。利用有限元分析了内衬混凝土布置形式及几何参数对单箱多室波形钢腹板组合梁桥力学性能的影响,给出了实桥工程中内衬混凝土构造数设计建议。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U441
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 波形钢腹板组合桥梁应用现状
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 单箱多室波形钢腹板组合箱梁力学性能试验研究
    2.1 概述
    2.2 异步浇筑施工特点
    2.3 试验概况
    2.4 试验结果及分析
    2.5 本章小结
3 单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥剪切性能研究
    3.1 概述
    3.2 波形钢腹板组合箱梁剪应力计算及试验验证
    3.3 对称荷载作用下单箱多室波形钢腹板剪应力不均匀分配系数
    3.4 波形钢腹板组合箱梁剪切屈曲性能研究
    3.5 单箱多室变截面波形钢腹板组合箱梁桥抗剪设计
    3.6 本章小结
4 单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转与畸变性能研究
    4.1 概述
    4.2 波形钢腹板组合箱梁等效特性
    4.3 单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转分析
    4.4 单箱多室波形钢腹板组合箱梁畸变分析
    4.5 扭转与畸变效应计算公式的适用性验证
    4.6 单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转与畸变参数分析
    4.7 本章小结
5 内衬混凝土对波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转性能的影响
    5.1 概述
    5.2 钢-混组合腹板的等效剪切刚度及承剪比
    5.3 波形钢腹板内衬混凝土剪切与扭转性能试验研究
    5.4 单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥内衬混凝土布置方式
    5.5 内衬混凝土构造参数分析
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 本文创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
附录1 作者攻读博士学位期间发表的科技成果
附录2 作者攻读博士学位期间参与的课题研究情况
附录3 作者攻读博士学位期间获得的奖励荣誉

【参考文献】

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本文编号：2845380