波形钢—混凝土组合桥面板受力性能研究

发布时间：2017-07-18 12:30

  本文关键词：波形钢—混凝土组合桥面板受力性能研究

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【摘要】：近年来,公路运输的超载形势日趋严峻,公路桥梁使用寿命降低,桥面板的损害较为严重。为克服传统的钢筋混凝土桥面板抗剪能力的不足,在钢-混凝土组合正交异性桥面板的基础上,引入了一种新型的以波形钢作为混凝土底板的桥面板结构—波形钢-混凝土组合桥面板。本文以安徽省淮南孔李淮河大桥右汊航道桥为工程背景,对该类波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能及影响参数进行了分析,不仅可为工程设计提供参考,也可为波形钢-混凝土组合桥面板的运营养护提供帮助,可为工程设计提供参考。论文的主要研究内容和结论包括：1.建立全桥整体模型,分析比较不同载荷组合作用下桥梁的静力行为,得出二期恒载和满载作用下中跨跨中为本桥纵横梁正弯矩最大的位置,即作为本文分析桥面板时的最不利位置。2.采用子模型法建立了桥面板局部板段模型,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,对波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能进行分析。结果表明,波形钢折板能够显著提高桥面板的抗弯承载力及刚度。分析过程中未出现构件的剪切破坏,波形钢折板与混凝土板之间相对滑移量较小,两者协同工作性能较好。但混凝土和波形钢折板之间的法向接触行为较不均匀,甚至在波形钢折板腹板的位置会出现两种材料的剥离现象。3.分析了波形钢-混凝土组合桥面板的各设计参数对桥面板极限承载力的影响,得到了混凝土等级、波形钢折板厚度、波形钢折板强度等参数与承载力之间的关系,可为工程设计提供参考。4.分析了收缩徐变以及整体温度作用下桥面板的受力状态,得出了混凝土桥面板、波形钢折板以及纵横梁中由收缩徐变引起的应力不断增长。随着混凝土强度的提高,收缩徐变和徐变系数逐渐减小,各构件由收缩徐变引起的内力则逐渐降低；在温度变化时两者不协调变形导致温度应力的产生。
【关键词】：波形钢折板 组合桥面板 有限元模型 子模型法 收缩徐变
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 课题研究的背景和意义15-16
• 1.2 组合桥面板应用背景及现状16-20
• 1.2.1 组合桥面板在国外的研究发展16-19
• 1.2.2 组合桥面板在国内的研究发展19-20
• 1.3 波形钢-混凝土组合桥面板介绍20-23
• 1.3.1 波形钢板的特性及应用21-22
• 1.3.2 波形钢-混凝土组合桥面板的研究现状22-23
• 1.4 本文研究的主要内容23-24
• 第二章 淮南孔李淮河大桥概况及整体模型分析24-32
• 2.1 淮南孔李淮河大桥概况24
• 2.2 淮南孔李淮和大桥设计要点24-26
• 2.3 淮南孔李淮河大桥计算参数26-27
• 2.4 淮南孔李淮河大桥整体有限元模型及分析27-31
• 2.4.1 单元的建立27-28
• 2.4.2 边界的模拟28
• 2.4.3 荷载的模拟28
• 2.4.4 计算结果分析28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 波形钢-混凝土组合桥面板局部模型分析32-46
• 3.1 概述32
• 3.1.1 Abaqus有限元软件介绍32
• 3.1.2 子模型法32
• 3.2 材料的本构关系32-35
• 3.2.1 波形钢板的本构模型及参数33
• 3.2.2 混凝土的本构模型及参数33-35
• 3.3 有限元计算模型的建立35-38
• 3.3.1 局部模型尺寸选择35-36
• 3.3.2 单元类型的选择36-37
• 3.3.3 网格的划分37-38
• 3.4 界面模拟38-40
• 3.5 加载方式及边界条件40-42
• 3.5.1 加载方式40-41
• 3.5.2 边界条件41-42
• 3.6 模型验证42-45
• 3.7 本章小结45-46
• 第四章 波形钢-混凝土组合桥面板受力性能及参数分析46-57
• 4.1 受力性能分析46-52
• 4.1.1 波形钢-混凝土组合桥面板的受力分析46-49
• 4.1.2 波形钢折板与混凝土桥面板的相对滑移及接触应力49-51
• 4.1.3 波形钢折板对桥面板受力性能的影响51-52
• 4.2 波形钢-混凝土组合桥面板参数分析52-56
• 4.2.1 参数选取52-53
• 4.2.2 混凝土强度53
• 4.2.3 波形钢折板强度53-55
• 4.2.4 波形钢折板厚度55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 波形钢-混凝土组合桥面板收缩徐变及温度效应研究57-75
• 5.1 收缩徐变效应57-72
• 5.1.1 收缩徐变效应的计算方法57-60
• 5.1.2 收缩徐变模型60-63
• 5.1.3 收缩徐变效应在Abaqus中的实现63-64
• 5.1.4 波形钢-混凝土桥面板收缩徐变分析64-72
• 5.2 温度效应72-74
• 5.2.1 温度作用及效应72
• 5.2.2 波形钢-混凝土桥面板温度效应分析72-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 论文的研究工作及结论75-76
• 6.2 研究工作展望76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况80

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本文编号：557745