有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段靜力行為研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)步入快速發(fā)展時(shí)期，迫切需要建設(shè)跨越超寬水道的大跨鐵路橋梁，混合主梁大跨度斜拉橋以其優(yōu)良的剛度質(zhì)量分布成為優(yōu)選橋式。對(duì)于混合主梁斜拉橋，主梁接頭為滿足巨大內(nèi)力的傳遞和高速列車對(duì)橋梁變形的苛刻要求，有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段成為首選。然而，有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段構(gòu)造形式復(fù)雜，材料特性差異顯著，設(shè)計(jì)研究人員對(duì)其力學(xué)行為認(rèn)識(shí)尚不甚明確;尤其是核心混凝土在收縮徐變和非均勻溫度場(chǎng)作用下非協(xié)調(diào)變形，導(dǎo)致的鋼板構(gòu)造與混凝土間

2、次生彈性變形而引起次內(nèi)力或者說內(nèi)力重分布。這些因素都導(dǎo)致主梁鋼混結(jié)合段應(yīng)力分布和傳力機(jī)理等結(jié)構(gòu)行為高度復(fù)雜而需要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)、專門的研究。
　　對(duì)有格室前后承壓板鋼混結(jié)合段研究文獻(xiàn)缺乏，對(duì)其他形式鋼混結(jié)合段的研究，也多限于對(duì)特定斜拉橋鋼混結(jié)合段承載力開展的驗(yàn)證性試驗(yàn)，缺乏對(duì)應(yīng)力分布和受力機(jī)理的系統(tǒng)研究，更缺少對(duì)其在核心混凝土收縮徐變及溫度場(chǎng)作用下力學(xué)行為的研究。鑒于上述情況，本文基于甬江橋特大橋鋼混結(jié)合段，研究有格室前后承壓板式鋼

3、混結(jié)合段在荷載、收縮、徐變及溫度場(chǎng)作用下的應(yīng)力分布、傳力機(jī)理、變形特性、承載能力等靜力行為。研究?jī)?nèi)容可促進(jìn)鐵路混合梁斜拉橋的應(yīng)用，為鋼混結(jié)合段的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)提供指導(dǎo)。主要內(nèi)容如下:
　　1、對(duì)甬江特大橋有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段的試驗(yàn)方案進(jìn)行研究。論述模型試驗(yàn)的技術(shù)路線、設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方案、加載方案、模型材料性能測(cè)試、測(cè)點(diǎn)布置、設(shè)計(jì)誤差分析等。尤其針對(duì)于縮尺模型中小規(guī)格剪力連接件的設(shè)計(jì)問題，建立小規(guī)格剪力連接件推出試驗(yàn)的精細(xì)

4、化有限元模型，計(jì)算它們的承載能力和抗剪剛度，并繪制荷載-滑移曲線。根據(jù)常規(guī)剪力連接件與小規(guī)格剪力連接件面積、承載能力、抗剪剛度的對(duì)比，提出了縮尺模型試驗(yàn)中剪力連接件的相似設(shè)計(jì)方法。
　　2、通過有限元計(jì)算和模型測(cè)試結(jié)果研究有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段的縱橋向正應(yīng)力分布、剪力滯效應(yīng)、承載能力、傳力機(jī)理和變形狀況等;同時(shí)驗(yàn)證非線性局部有限元模型的正確性，為下文進(jìn)一步采用有限元分析各種鋼混結(jié)合段的受力性能奠定了基礎(chǔ)。
　　3、根據(jù)

5、試驗(yàn)相關(guān)結(jié)論提出鋼混結(jié)合段軸力傳遞指標(biāo)和鋼混結(jié)合段軸壓作用的簡(jiǎn)化模型;并進(jìn)一步分析有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段長(zhǎng)度、后承壓板厚度、鋼格室高度及剪力連接件剛度等參數(shù)變化對(duì)軸力傳力性能的影響。
　　4、分別建立有格室前承壓板式鋼混結(jié)合段、有格室后承壓板式鋼混結(jié)合段和有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段的非線性局部有限元模型，計(jì)算三者在剪彎作用和壓彎作用下的應(yīng)力分布、剪力連接件剪力、變形狀況、傳力機(jī)理和承載能力。
　　5、根據(jù)收縮、徐變作

6、用的預(yù)測(cè)模型和彈性徐變理論，推導(dǎo)考慮空間徐變效應(yīng)的混凝土本構(gòu)關(guān)系，并采用Fortran語(yǔ)言對(duì)ANSYS有限元軟件的材料模型進(jìn)行二次開發(fā);分析研究了收縮、徐變作用對(duì)有格室前后承壓板式鋼混結(jié)合段受力、變形及傳力性能的影響。
　　6、歸納總結(jié)了溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力的計(jì)算理論，根據(jù)原橋的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象資料建立了鋼混結(jié)合段的溫度計(jì)算模型，計(jì)算了瞬時(shí)溫度場(chǎng);并將最不利的溫度場(chǎng)施加于鋼混結(jié)合段計(jì)算了在溫度單獨(dú)作用、恒載與溫度共同作用下的應(yīng)力;分析了溫