文档介绍：摘要波纹钢腹板预应力组合箱梁桥恰当的将钢、混凝土结合起来,提高了材料的使用效率,这种结构外形美观、应用前景广阔。但是,目前波纹钢腹板预应力组合结构在还有待提高。本课题研究的主要目的是针对波纹钢腹板预应力组合箱梁桥,通过有限元分析计算和试验研究,解决这种新结构在抗剪受力特性和设计计算方法中的一系列关键问题。采用试验研究与有限元分析相结合的方法,研究了波纹钢腹板预应力组合箱梁的抗剪受力性能。通过模型试验获得模型箱梁在试验荷载作用下的变形及应力分布;建立试验梁的有限元分析模型,模拟试验加载过程,得到模型梁的应力、应变以及梁体的位移。将有限元结果与试验得到的相应结果进行对比分析,了解了波纹钢腹板组合箱梁在对称荷载和偏心荷载作用下的抗剪受力性能。以国内外现有的试验及有限元研究结果为依据,对比分析了各国学者提出的波纹钢腹板剪切屈曲强度计算公式,了解了各个公式的计算结果与试验结果的符合程度。通过通过变换波纹钢腹板的尺寸参数设计并制作试验模型,研究各个尺寸参数对试件剪切屈曲荷载的影响,并将试验结果与有限元分析结果进行对比。采用一致缺陷模态法模拟波纹钢腹板的波形尺寸缺陷,结果表明波纹钢腹板对波形尺寸初始缺陷不敏感。通过在有限元模型中引入腹板单元厚度的分布函数来模拟钢板厚度缺陷,结果表明钢板厚度缺陷对波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载和屈曲模态影响很小。研究了波纹钢腹板结构的抗剪设计方法,给出了波纹钢腹板组合箱梁桥设计过程中波纹钢腹板剪切刚度的计算方法以及其剪应力的验算方法,并给出了建议采用的波纹钢腹板局部剪切屈曲强度、整体剪切屈曲强度以及相关屈曲强度的计算方法。关键词:桥梁工程,波纹钢腹板,抗剪受力性能,屈曲,试验研究,有限元方法,设计方法回归分析得到了波纹钢腹板局部剪切屈曲强度的半经验计算公式。
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第绪论波纹钢腹板梁桥的发展历程少的体外预应力混凝土梁桥。但是由于预应力筋的防腐蚀处理比较困难,致使这些桥梁由于收缩徐变及温差引起的次应力问题也没能得到改善,腹板经常会产生裂缝,严重影板发生屈曲必须在钢腹板上焊接纵向加劲肋,从而增加了工程造价。居晏岢隽擞貌ㄎ聘指拱沿桥轴方向呈波纹状,如图所示嫫钢腹板的设想。经过大量的理论分析和模型试验研究,法国公司修建了模型试验桥桥。于年建成的桥是最早的波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥。为步验证波纹钢腹板梁桥的抗剪、抗扭及稳定等方面的受力特性,,这种新桥型的提出是人们进行桥梁建设时,在不断的发现问题、解决问题的过程中发展演化而来的。众所周知,箱形截面具有良好的结构受力性能,在现代桥梁结构中得到了广泛的应用,尤其是预应力钢筋混凝土箱形截面梁。但是,由于在箱梁顶、底板以及腹板中预应力钢筋的存在,使得箱梁截面比较厚重,不仅自身的重量很大,同时也加重了下部结构的负担。箱形截面的腹板主要用于承担剪力,如若将腹板内预应力钢束移出,则腹板厚度将大大减小。为此,德国工程师提出了体外预应力结构的概念和设计方法,并于年设计建造了主跨奶逋庠びα炷燎帕骸K婧蟮昙洌分薷鞴ㄔ炝宋J的维修、养护费用偏高,从而阻碍了体外预应力混凝土桥梁的发展。同时,混凝土梁体响了结构的承载力和耐久性。为此,法国工程界首先提出了采用钢腹板代替混凝土腹板,即平钢腹板组合结构桥梁,以达到改善结构力学性能、减轻结构自重的目的。平钢腹板组合结构桥梁是将钢腹板与混凝土顶、底板通过一定的连接构造形成组合截面,并在箱梁内施加体外预应力的钢一混凝土组合结构桥梁.。这种桥梁结构形式可以大幅度减轻主梁的重量,同时降低下部结构造价。但是,平钢腹板限制了翼缘板混凝土由于收缩徐变产生的变形,使得翼缘板内的有效预应力显著减小,而钢腹板内的压力却明显增加。因此,为了防止腹为了减少由于平钢腹板的约束作用而造成的截面预应力损失,法国了确立这种桥型的设计计算方法,法国公司对该桥进行了定期观测。后来,为进一高架桥、庞隓诺座波纹钢腹板预应力混凝土组合桥梁。长安大学硕士学位论文
卜——————上吐——————一卜——型峪绞过技术经济比较发现,对于跨度大于那帕海ㄎ聘指拱逑淞旱挠攀坪苊飨裕笨后修建了新开桥—⒈竟惹一川约八赡酒吆徘派氪等波纹钢腹板粱桥,并在此基波纹钢腹板在轴向被轧制成波纹状,当受到轴向预压力作用时,能沿纵向自由压缩,因此由上、下混凝土翼缘板的收缩徐变产生的变形将不再受到约束,从而避免了由于钢腹板的约束作用而造成的箱梁截面预应力的损失,进而降低了工程结构造价骸7ü径超过后,其经济性更为突出。法国公司已成功设计了跨径达的三跨波纹钢腹板预应力混凝土箱梁桥,与同跨径的高强度预应力混凝土桥相比,可降低成本%。可见,波纹钢腹板预应力组合箱