预制拼装的钢—混组合连续梁桥疲劳性能及稳定性分析

发布时间：2020-07-14 14:23

【摘要】：组合梁在桥梁工程中的使用越来越广泛,但随着桥梁跨径的日益增大、交通量和车辆总轴重的日趋提升、超载征象的严重、桥梁规定寿命期的延长,致使组合梁桥在设计基准期内出现疲劳失效的可能性明显提升。同时疲劳失效在桥梁上只要产生,便会造成极其可怕的后果。钢-混凝土组合连续梁桥在中支座位置会呈现负弯矩受力状态,此时钢梁下翼缘受压,工字钢梁下翼缘可能在到达全截面塑性之前提早产生侧向失稳。所以,对钢-混凝土组合梁负弯矩区的侧扭失稳进行研究是亟待完成的工作。本文完成的主要工作及成果如下:(1)以预制拼装的钢-混组合连续梁桥为研究对象,利用有限元软件,实现组合连续梁桥空间结构有限元模型的建立。从而获取桥梁结构各施工工况和成桥运营状态的空间力学特征,给予组合梁桥设计以科学依据。(2)分别建立剪力钉集束式布置和均匀式布置的桥梁有限元模型,探究剪力钉集束式与均匀式布置对组合梁桥结构性能的作用效果,首要针对组合梁桥结构力学特征及抗疲劳评估问题。通过有限元分析可得,剪力钉在满足承载能力极限状态要求和最大滑移量要求的前提下,剪力钉集束式和均匀式的布置方案下组合梁桥结构性能差异可忽略不计,都可以选择作为设计方案。(3)采取多种计算方法及模型计算组合梁负弯矩区侧扭屈曲临界弯矩,从而可以对照分析。若采取简化模型方式计算组合梁侧扭屈曲弹性临界弯矩,推荐使用将钢梁腹板及混凝土桥面板约束作用参与运算的连续“倒U形”框架模型计算。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441
【图文】：

东南大学硕士学位论文1.4 论文研究内容及技术路线（1）以安徽某钢-混组合连续梁桥为工程背景，通过建立有限元仿真模型，分阶段模拟预制拼装的钢-混组合连续梁桥的施工过程。一方面对施工阶段各个过程的受力与变形进行计算，另一方面通过建立不同施工顺序的有限元仿真，分析施工顺序不同究竟能否对钢-混组合连续梁桥受力与变形产生不可忽略的影响；（2）该桥为提高工程质量，同时方便施工，将协同钢梁与桥面板一体工作的剪力钉设计为集束式的布置方案。本文拟通过参考相关规范和文献，并结合有限元分析，研究较之传统的剪力钉均匀布置的组合梁桥，本文中抗剪连接件采用集束式布置的组合梁桥的疲劳性能是否会有明显的不同。并进一步缩减剪力钉数量至不能满足承载能力极限状态和最大滑移量的要求，来放大剪力钉不同布置方式对组合梁结构性能的影响从而得出相关结论。（3）钢-混组合连续梁负弯矩区受拉翼缘位于钢梁下翼缘板，无混凝土桥面板强大的限制作用，有必要进行侧扭稳定性计算。目前关于组合梁侧扭稳定性弹性临界弯矩有多种计算方法，本文会对多种计算方法的结果进行对比并对所研究的组合梁桥进行侧扭稳定性计算。

第二章 钢-混组合连续梁桥施工阶段仿真分析第二章 钢-混组合连续梁桥施工阶段仿真分析本文所研究的钢-混组合连续梁桥采用预制拼装的施工方案，具有一定的创新性，在混凝土桥面板与钢梁有效结合之前，由钢梁独自承担钢梁与桥面板的自重，钢梁采用纤薄的双工字型截面形式。因此有必要对该钢-混组合连续梁桥的施工阶段进行仿真模拟，计算钢梁的变形与受力，以合理指导设计与施工。2.1 工程概况安徽某特大桥全长 4866.1m，桥梁结构形式复杂，其中引桥使用钢板梁与混凝土桥面板相结合的新型桥梁形式。本文所研究的是采用龙门吊施工方案吊装施工的 4 35m 跨径钢-混组合连续梁桥。该钢-混组合梁桥以双工字形钢板梁作为主梁，以预制钢筋混凝土板作为桥面板。组合梁桥设计为双幅布置形式，双幅桥宽共 34.5m，单幅桥面宽度为 16.75m。钢梁中心线处梁高为 1.7m，主梁断面可见下图：

2.1 工程概况安徽某特大桥全长 4866.1m，桥梁结构形式复杂，其中引桥使用钢板梁与混凝土桥面板相结合的新型桥梁形式。本文所研究的是采用龙门吊施工方案吊装施工的 4 35m 跨径钢-混组合连续梁桥。该钢-混组合梁桥以双工字形钢板梁作为主梁，以预制钢筋混凝土板作为桥面板。组合梁桥设计为双幅布置形式，双幅桥宽共 34.5m，单幅桥面宽度为 16.75m。钢梁中心线处梁高为 1.7m，主梁断面可见下图：图 2-1 钢板组合梁桥主梁断面图（单位：mm）

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本文编号：2755078