独塔铁路斜拉桥钢混结合段受力研究
发布时间：2022-01-06 21:24
近年来混合梁斜拉桥因其自身受力合理、静动力性能良好且实用美观的特点在桥梁建设中的应用越来越广泛。实际工程中,混合梁斜拉桥主跨通常采用钢梁增大跨越能力,而边跨多采用混凝土梁以平衡荷载,这一结构形式能充分利用混凝土抗压性能以及钢梁抗拉性能;而主梁由于存在混凝土梁与钢梁交汇处,刚度突变较大,因此钢混结合段成为混合梁斜拉桥的关键构造之一。本文采用全桥模型与结合段局部模型相结合的方式,对独塔铁路混合梁斜拉桥中的钢混结合段进行了计算分析研究并得出了相应的成果,主要工作内容和结论如下:（1）以岳口汉江特大桥为工程背景,建立全桥三维杆系单元有限元模型并模拟各施工阶段,分析结合段在不同施工阶段下的内力及应力值,为后续对结合段局部进行计算分析及优化研究提供基础。（2）计算了五种不同结构形式的钢混结合段模型受力状态,通过对比分析得出,相较于无格室结合段形式,有格室结合段形式因其混凝土与钢箱梁接触面积较大,更利于布置剪力连接件,连接更为紧密;在结合面处,有格室前承压板式结合段应力变化较大,刚度过渡平顺度略差于有格室后承压板式以及有格室前后承压板式,但方便施工且易于控制施工质量。（3）在考虑剪力钉作用的基础上,...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
型钢剪力连接件示意图
41.3钢混结合段构造形式不同构造形式的结合段受力也会不同，而组成结合段的构件大同小异，因此对结合段主要构造形式及作用进行对比分析很有必要。1.3.1钢混结合段主要构造及作用钢混结合段主要由填充混凝土、钢梁、承压板、预应力钢绞线、剪力连接件等构成，主要功能是连接混凝土主梁与钢梁，起到传递内力、刚度过渡的作用。其中承压板直接与混凝土接触并与钢梁焊接为整体，承担大部分传递内力的作用，因此承压板的位置、板厚等对结合段受力影响较大。预应力钢绞线提供较大的轴向应力，防止混凝土在弯矩等作用下出现较大拉应力而破坏，也能起到锁紧混凝土梁与钢箱梁使之紧密结合的作用。而除了钢材与混凝土通过摩擦传递内力外，剪力连接件更能在大范围内增大混凝土与钢梁的接触。由于剪力连接件焊接于钢梁上且深入混凝土中，对于刚度不同的钢材与混凝土具有协调作用，防止二者出现滑动或剥离。剪力连接件分为刚性和柔性连接件，刚性连接件通常为型钢连接件与钢筋连接件，如图1-1及1-2所示；柔性连接件有栓钉（剪力钉）、高强度螺栓连接件、开孔板连接件（PBL连接件）等。图1-1型钢剪力连接件示意图图1-2钢筋剪力连接件示意图刚性连接件通常直接焊接到钢板上形成剪力连接件，具有很大的抗剪强度，但超过剪力件强度时可能产生混凝土与钢梁剥离。因此，刚性连接件通常用于无需考虑应力重分配的结构中，目前很少用于钢混结合段中。柔性连接件中剪力钉的应用最为广泛，由于其与钢板焊接简单、抗剪能力出众、抗掀起能力强，国内外对剪力钉的研究也更多。PBL连接件是在钢板上开孔并穿过钢筋，由插入混凝土中的钢筋承担剪力并传递到钢板上，PBL连接件施工方便、抗剪能力强且疲劳
5性能优越，越来越多的应用于工程实际当中。剪力钉及PBL剪力键如图1-3所示。1-3剪力钉及PBL剪力键示意图1.3.2钢混结合段主要构造形式钢混结合段分为无格室和有格室两种构造形式，其中无格室钢混结合段主要分为端承压式以及顶底板与承压板结合式；有格室钢混结合段分为前承压板式、后承压板式以及前后承压板式，详细划分如图1-4所示。钢混结合段发展初期，由于施工技术的限制一般采用无格室钢混结合段，随着技术发展和持续探索，逐渐发展出了有格室钢混结合段。钢格室内填充混凝土，有效增大了钢梁与混凝土的接触面积，内力传递更为合理；同时钢格室内混凝土由于套箍作用限制了混凝土的变形，结合段整体受力更为平顺。无格室钢混结合段如图1-5所示，有格室钢混结合段如图1-6所示，由于底板、承压板式与钢格室前后承压板式应用较少，故不单独进行分析，后文所述前后承压板式均为混凝土格室。钢混结合段无格室有格室端承压式底板、承压板式顶底板与承压板结合式前承压板式后承压板式前后承压板式混凝土格室钢格室图1-4钢混结合段构造形式划分图
【参考文献】：
期刊论文
[1]火灾作用下剪力钉抗拔性能研究[J]. 鞠晓臣,赵欣欣,刘晓光,左照坤. 桥梁建设. 2018(02)
[2]施工误差对剪力钉工作性能的影响[J]. 封博文,刘永健,彭元诚,孙立鹏,刘江,张凯. 建筑科学与工程学报. 2018(01)
[3]混合梁斜拉桥钢-混结合段剪力连接件群力学性能研究[J]. 周阳,蒲黔辉,施洲,刘振标. 铁道学报. 2017(10)
[4]斜拉桥中钢混结合段的结构性能与设计方法[J]. 李洪. 城市道桥与防洪. 2017(04)
[5]摄乐大桥桥塔钢混结合段受力分析[J]. 万杰龙,曾明根,吴冲,孙旭霞. 城市道桥与防洪. 2017(03)
[6]铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段受力及参数分析[J]. 蒲黔辉,周阳,施洲. 桥梁建设. 2016(01)
[7]铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段传力及疲劳性能试验研究[J]. 周阳,蒲黔辉,施洲,刘振标. 土木工程学报. 2015(11)
[8]混合梁斜拉桥钢混结合区4-D多尺度有限元分析[J]. 周萌,宁晓旭,聂建国. 清华大学学报(自然科学版). 2014(10)
[9]混合梁斜拉桥钢混结合段设计[J]. 蔡建业. 铁道标准设计. 2014(01)
[10]基于Ansys的斜拉桥钢混结合段传力机理研究[J]. 易炳疆,苑仁安,李小珍,万淑敏. 中外公路. 2013(05)
博士论文
[1]有格室前后承压板式钢混结合段静力行为研究[D]. 姚亚东.西南交通大学 2016
[2]大跨度铁路混合梁斜拉桥钢—混结合段静力和疲劳性能研究[D]. 周阳.西南交通大学 2016
[3]铁路桥钢箱梁正交异性桥面板的静力行为与疲劳性能研究[D]. 高立强.西南交通大学 2013
硕士论文
[1]非对称混合体系斜拉桥钢混结合段受力行为分析[D]. 邓明扬.西南交通大学 2018
[2]桥梁钢Q345qD及其对接焊缝低温疲劳性能试验研究[D]. 贾单锋.重庆大学 2017
[3]超高性能混合梁钢—混结合段受力性能有限元分析[D]. 黄细军.湖南大学 2016
[4]混合梁连续刚构桥结构几何参数优化研究[D]. 谢艳梅.西南交通大学 2013
[5]混合梁斜拉桥主梁钢—混结合段的力学行为研究[D]. 鲍宇文.西南交通大学 2013
本文编号：3573195
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
型钢剪力连接件示意图
41.3钢混结合段构造形式不同构造形式的结合段受力也会不同，而组成结合段的构件大同小异，因此对结合段主要构造形式及作用进行对比分析很有必要。1.3.1钢混结合段主要构造及作用钢混结合段主要由填充混凝土、钢梁、承压板、预应力钢绞线、剪力连接件等构成，主要功能是连接混凝土主梁与钢梁，起到传递内力、刚度过渡的作用。其中承压板直接与混凝土接触并与钢梁焊接为整体，承担大部分传递内力的作用，因此承压板的位置、板厚等对结合段受力影响较大。预应力钢绞线提供较大的轴向应力，防止混凝土在弯矩等作用下出现较大拉应力而破坏，也能起到锁紧混凝土梁与钢箱梁使之紧密结合的作用。而除了钢材与混凝土通过摩擦传递内力外，剪力连接件更能在大范围内增大混凝土与钢梁的接触。由于剪力连接件焊接于钢梁上且深入混凝土中，对于刚度不同的钢材与混凝土具有协调作用，防止二者出现滑动或剥离。剪力连接件分为刚性和柔性连接件，刚性连接件通常为型钢连接件与钢筋连接件，如图1-1及1-2所示；柔性连接件有栓钉（剪力钉）、高强度螺栓连接件、开孔板连接件（PBL连接件）等。图1-1型钢剪力连接件示意图图1-2钢筋剪力连接件示意图刚性连接件通常直接焊接到钢板上形成剪力连接件，具有很大的抗剪强度，但超过剪力件强度时可能产生混凝土与钢梁剥离。因此，刚性连接件通常用于无需考虑应力重分配的结构中，目前很少用于钢混结合段中。柔性连接件中剪力钉的应用最为广泛，由于其与钢板焊接简单、抗剪能力出众、抗掀起能力强，国内外对剪力钉的研究也更多。PBL连接件是在钢板上开孔并穿过钢筋，由插入混凝土中的钢筋承担剪力并传递到钢板上，PBL连接件施工方便、抗剪能力强且疲劳
5性能优越，越来越多的应用于工程实际当中。剪力钉及PBL剪力键如图1-3所示。1-3剪力钉及PBL剪力键示意图1.3.2钢混结合段主要构造形式钢混结合段分为无格室和有格室两种构造形式，其中无格室钢混结合段主要分为端承压式以及顶底板与承压板结合式；有格室钢混结合段分为前承压板式、后承压板式以及前后承压板式，详细划分如图1-4所示。钢混结合段发展初期，由于施工技术的限制一般采用无格室钢混结合段，随着技术发展和持续探索，逐渐发展出了有格室钢混结合段。钢格室内填充混凝土，有效增大了钢梁与混凝土的接触面积，内力传递更为合理；同时钢格室内混凝土由于套箍作用限制了混凝土的变形，结合段整体受力更为平顺。无格室钢混结合段如图1-5所示，有格室钢混结合段如图1-6所示，由于底板、承压板式与钢格室前后承压板式应用较少，故不单独进行分析，后文所述前后承压板式均为混凝土格室。钢混结合段无格室有格室端承压式底板、承压板式顶底板与承压板结合式前承压板式后承压板式前后承压板式混凝土格室钢格室图1-4钢混结合段构造形式划分图
【参考文献】：
期刊论文
[1]火灾作用下剪力钉抗拔性能研究[J]. 鞠晓臣,赵欣欣,刘晓光,左照坤. 桥梁建设. 2018(02)
[2]施工误差对剪力钉工作性能的影响[J]. 封博文,刘永健,彭元诚,孙立鹏,刘江,张凯. 建筑科学与工程学报. 2018(01)
[3]混合梁斜拉桥钢-混结合段剪力连接件群力学性能研究[J]. 周阳,蒲黔辉,施洲,刘振标. 铁道学报. 2017(10)
[4]斜拉桥中钢混结合段的结构性能与设计方法[J]. 李洪. 城市道桥与防洪. 2017(04)
[5]摄乐大桥桥塔钢混结合段受力分析[J]. 万杰龙,曾明根,吴冲,孙旭霞. 城市道桥与防洪. 2017(03)
[6]铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段受力及参数分析[J]. 蒲黔辉,周阳,施洲. 桥梁建设. 2016(01)
[7]铁路混合梁斜拉桥钢-混结合段传力及疲劳性能试验研究[J]. 周阳,蒲黔辉,施洲,刘振标. 土木工程学报. 2015(11)
[8]混合梁斜拉桥钢混结合区4-D多尺度有限元分析[J]. 周萌,宁晓旭,聂建国. 清华大学学报(自然科学版). 2014(10)
[9]混合梁斜拉桥钢混结合段设计[J]. 蔡建业. 铁道标准设计. 2014(01)
[10]基于Ansys的斜拉桥钢混结合段传力机理研究[J]. 易炳疆,苑仁安,李小珍,万淑敏. 中外公路. 2013(05)
博士论文
[1]有格室前后承压板式钢混结合段静力行为研究[D]. 姚亚东.西南交通大学 2016
[2]大跨度铁路混合梁斜拉桥钢—混结合段静力和疲劳性能研究[D]. 周阳.西南交通大学 2016
[3]铁路桥钢箱梁正交异性桥面板的静力行为与疲劳性能研究[D]. 高立强.西南交通大学 2013
硕士论文
[1]非对称混合体系斜拉桥钢混结合段受力行为分析[D]. 邓明扬.西南交通大学 2018
[2]桥梁钢Q345qD及其对接焊缝低温疲劳性能试验研究[D]. 贾单锋.重庆大学 2017
[3]超高性能混合梁钢—混结合段受力性能有限元分析[D]. 黄细军.湖南大学 2016
[4]混合梁连续刚构桥结构几何参数优化研究[D]. 谢艳梅.西南交通大学 2013
[5]混合梁斜拉桥主梁钢—混结合段的力学行为研究[D]. 鲍宇文.西南交通大学 2013
本文编号：3573195
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