钢—预制混凝土板组合连续梁桥的结构性能与试验研究

发布时间：2017-07-06 02:11

  本文关键词：钢—预制混凝土板组合连续梁桥的结构性能与试验研究

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【摘要】：采用集簇式栓钉作为剪力件的钢-预制混凝土板组合连续梁桥,适用于无支架快速装配化施工技术,减小了施工期对桥下交通的干扰,提高了桥梁工业化的水平。本文针对这种集簇式栓钉连接组合梁的结构特点,开展了试验研究和理论分析。主要工作和研究成果如下：(1)结构体系的确立：研究钢-预制混凝土板组合连续梁桥的合理结构体系与构造,给出其基本设计参数和标准跨设计,完成三册标准跨径组合梁桥施工图的设计。(2)新型组合梁正弯矩试验：重点研究簇集式栓钉间距、组合梁剪力连接程度对组合梁正弯矩区受力性能的影响。通过试验得到了组合梁正弯矩区的荷载-位移关系、截面应变分布规律、钢混界面滑移分布规律等。试验表明：剪力连接程度对试验梁极限承载力影响较小；当剪力连接程度低于0.75时,试验梁弹性刚度及延性有明显下降。(3)新型组合梁负弯矩试验：研究预制混凝土板接缝在组合梁负弯矩区的性能以及力比对组合梁负弯矩区受力性能的影响。通过试验得到了组合梁在负弯矩区的荷载-位移关系、钢筋应力发展规律、钢混界面滑移分布规律及裂缝开展规律等。试验表明：U形钢筋接缝在负弯矩区为薄弱部位；力比的增加能有效抑制裂缝的发展、增大混凝土板的开裂荷载。(4)有限元模拟与参数分析：对比了有限元结果与试验结果；建立变栓钉间距的有限元模型梁,进一步分析集簇式栓钉间距对组合梁正、负弯矩区受力性能的影响,证实了将其间距放大至1200mm的可行性。(5)理论设计方法：提出了适用于集簇式栓钉连接组合梁桥抗弯极限承载力的计算公式。采用拉压杆模型,推导了负弯矩区U形钢筋接缝处组合梁的抗弯承载力；结合试验数据与现有计算方法,提出负弯矩区混凝土板裂缝间距与宽度计算的修正公式。(6)施工建议：根据钢-预制混凝土板组合连续梁桥无支架施工过程的受力状态,安排合理的施工顺序；对各施工步骤提出建议；为保证钢梁的稳定性,参数α(横向联系间距/跨径)的合理取值范围为1/4-1/2,平联节间长度与钢梁间距之比β宜小于3,翼缘的宽厚比(bf/tf)的合理取值范围为7≤bftf≤12。
【关键词】：桥梁工业化 组合梁 全高预制桥面板 集簇式栓钉 剪力连接度 开裂
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 钢-预制混凝土组合梁桥的发展与现状12-13
• 1.2.2 钢-预制混凝土组合梁桥结构体系的应用13-14
• 1.2.3 结构体系构造研究现状14-15
• 1.2.4 受力性能研究现状15-16
• 1.3 研究内容及研究方法16-19
• 1.3.1 研究对象16-17
• 1.3.2 研究内容和方法17-19
• 第2章 钢-预制混凝土板组合梁桥结构体系研究19-33
• 2.1 钢-预制混凝土板组合连续梁桥标准跨径设计19-26
• 2.1.1 钢主梁构造19-21
• 2.1.2 全厚式预制混凝土桥面板21-25
• 2.1.3 簇钉群剪力连接件25-26
• 2.2 钢-预制混凝土板组合连续梁桥负弯矩区设计26-29
• 2.2.1 减少负弯矩区混凝土拉应力的措施26-27
• 2.2.2 支点处钢梁稳定性分析27-29
• 2.3 钢-预制混凝土板组合连续梁桥计算分析29-31
• 2.3.1 钢梁和预制桥面板架设阶段的受力分析30
• 2.3.2 成桥阶段的受力分析30-31
• 2.4 标准跨径组合梁桥与同跨径预应力T梁桥对比31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 钢-预制混凝土板组合梁桥正弯矩区受力性能试验研究33-53
• 3.1 试验目的及内容33-34
• 3.2 试验模型设计及制作34-39
• 3.2.1 试验梁研究参数34
• 3.2.2 试验梁设计34-36
• 3.2.3 试验梁加工36-37
• 3.2.4 试验梁材料特性37-39
• 3.3 试验测试及加载39-41
• 3.3.1 试验测试项目39-40
• 3.3.2 试验梁加载40-41
• 3.4 正弯矩试验结果及分析41-51
• 3.4.1 试验现象41-42
• 3.4.2 荷载位移关系42-43
• 3.4.3 组合梁界面滑移43-45
• 3.4.4 混凝土板应变45-46
• 3.4.5 混凝土板内钢筋应变46-48
• 3.4.6 钢梁应变48-51
• 3.4.7 组合梁跨中平截面假定验证51
• 3.5 本章小结51-53
• 第4章 钢-预制混凝土板组合梁桥负弯矩区受力性能试验研究53-69
• 4.1 试验目的及内容53
• 4.2 试验模型设计及制作53-56
• 4.2.1 试验梁研究参数53-54
• 4.2.2 试验梁设计54-56
• 4.2.3 材性试验56
• 4.3 试验测试及加载56-58
• 4.3.1 试验测试项目56-57
• 4.3.2 试验梁加载57-58
• 4.4 负弯矩试验结果及分析58-68
• 4.4.1 试验现象58-59
• 4.4.2 荷载位移关系59-60
• 4.4.3 组合梁界面滑移60-61
• 4.4.4 混凝土应变61-63
• 4.4.5 混凝土板纵向钢筋应变63
• 4.4.6 钢梁应变63-65
• 4.4.7 预制混凝土板裂缝特征65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 钢-预制混凝土板组合梁桥计算方法研究69-97
• 5.1 正弯矩试验的有限元仿真分析69-76
• 5.1.1 有限元模型及本构关系69-70
• 5.1.2 材料本构关系70-71
• 5.1.3 正弯矩试验的有限元校核71-74
• 5.1.4 有限元模型与试验结果对比总结74
• 5.1.5 槽孔间距对组合梁承载力影响分析74-76
• 5.1.6 正弯矩区组合梁梁屈曲分析76
• 5.2 钢-预制混凝土板组合梁桥正弯矩区受弯承载力计算方法76-79
• 5.2.1 不考虑剪力连接程度的组合梁抗弯承载力计算方法76-78
• 5.2.2 考虑剪力连接程度的组合梁承载力计算方法78-79
• 5.3 负弯矩试验有限元分析79-86
• 5.3.1 荷载-位移曲线分析80
• 5.3.2 极限荷载下界面滑移规律80-81
• 5.3.3 极限荷载下跨中截面应力81
• 5.3.4 栓钉剪力分布规律81-82
• 5.3.5 钢梁屈曲分析82-83
• 5.3.6 体内、体外预应力对负弯矩区受力的影响分析83-84
• 5.3.7 槽孔间距对开裂荷载的影响分析84-86
• 5.4 钢-预制混凝土板组合梁桥负弯矩区计算分析86-94
• 5.4.1 普通截面负弯矩区抗弯极限承载力计算分析86-87
• 5.4.2 采用U形钢筋接缝处截面负弯矩区抗弯极限承载力计算分析87-89
• 5.4.3 组合梁负弯矩区混凝土板裂缝宽度计算分析89-93
• 5.4.4 组合梁截面刚度计算分析93-94
• 5.5 本章小结94-97
• 第6章 钢-预制混凝土板组合梁桥施工建议97-105
• 6.1 钢-预制混凝土板组合梁桥施工顺序97-98
• 6.2 钢-预制混凝土板组合梁桥施工质量控制98-100
• 6.2.1 桥面板预制98-99
• 6.2.2 钢梁预拱度设置99
• 6.2.3 构件运输99
• 6.2.4 钢梁架设99
• 6.2.5 桥面板拼装99-100
• 6.2.6 槽孔、接缝后浇100
• 6.2.7 预应力工艺100
• 6.3 钢-预制混凝土板组合梁桥施工期钢梁稳定性分析100-104
• 6.3.1 影响施工期钢梁稳定性的主要因素100-101
• 6.3.2 施工期钢梁稳定性分析101-104
• 6.4 本章小结104-105
• 第7章 总结与展望105-109
• 7.1 总结105-107
• 7.1.1 钢-预制混凝土板组合梁桥构造与标准跨设计105
• 7.1.2 钢-预制混凝土板组合梁桥试验研究105-106
• 7.1.3 钢-预制混凝土板组合梁桥设计方法106-107
• 7.1.4 钢-预制混凝土板组合梁桥施工方法研究107
• 7.2 展望107-109
• 参考文献109-113
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果113-115
• 致谢115

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：524388