波形鋼腹板組合箱體外預應力應力增量及模型試驗研究.pdf

1、將波形折疊的鋼板用作箱梁的腹板，從截面形成來說是一種創(chuàng)新性的組合結(jié)構，即波形鋼腹板組合箱梁。波形鋼腹板組合箱梁橋具有諸多傳統(tǒng)箱梁橋所不具有的優(yōu)點，也有一些固有的缺點。隨著此類結(jié)構的研究改進和施工技術的改善，這類橋受到了國內(nèi)外設計建設者和研究者的青睞。然而，從現(xiàn)有資料看，對波形鋼腹板組合箱梁體外預應力的研究較少。本文在參閱國內(nèi)外大量試驗研究資料、設計規(guī)范以及相關文獻的基礎上，進行了波形鋼腹板組合箱梁模型試驗體外預應力筋的分析研究，推導了基

2、于撓度的體外預應力應力增量計算公式。此外，用大型有限元軟件MIDAS/FEA建立波形鋼腹板組合箱梁有限元模型，對波形鋼腹板組合箱梁的試驗梁和有限元模型值進行對比，進行了加載全過程的應力增量的分析，以及影響波形鋼腹板組合箱梁體外預應力增量因素的分析。主要工作包括以下幾個方面：
　　(1)查閱相關文獻，了解波形鋼腹板組合箱梁和體外預應力混凝土結(jié)構構造以及目前國內(nèi)外的發(fā)展研究現(xiàn)狀。
　　(2)介紹了波形鋼腹板組合箱梁橋的基本力學性

3、能和與體外預應力筋應力相關的理論。
　　(3)進行波形鋼腹板模型試驗梁的精心設計、制作及靜載試驗。試驗中主要進行了不同工況下梁的跨中撓度和體外預應力筋的應力值的數(shù)據(jù)采集，并對試驗結(jié)果進行了分析。試驗結(jié)果分析表明，在彈性階段，梁跨中撓度和體外預應力筋的應力增量與荷載呈直線或近似直線關系。
　　(4)根據(jù)體外預應力混凝土結(jié)構撓度和體外預應力筋應力增量變化關系，推導了直線布筋和折線布筋分別在不同荷載作用下的力筋應力增量計算公式。用

4、推導出的體外預應力應力增量公式計算本次試驗梁并與實測數(shù)據(jù)進行對比，對比發(fā)現(xiàn)結(jié)果很接近，這種計算公式對波形鋼腹板組合箱梁體外預應力增量的計算是切實可行的。
　　(5)通過選取合理的單元類型和材料屬性，用MIDAS/FEA建立本次模型試驗梁的有限元模型。有限元計算結(jié)果表明，軟件計算結(jié)果和試驗梁的實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果相互吻合良好，這種波形鋼腹板組合箱梁橋的建模方式是較為準確的。
　　(6)用軟件模擬了試驗梁從一開始加載到結(jié)構破壞的全過

5、程中體外預應力應力增量的變化情況，結(jié)果表明：結(jié)構在混凝土開裂前彈性階段，體外預應力應力增量及跨中撓度與荷載呈線性關系；隨著荷載的不斷增大，混凝土開裂，跨中撓度和體外預應力應力增量增大較快，結(jié)構剛度明顯降低，受拉區(qū)鋼筋還處于彈性范圍內(nèi)，體外預應力應力增量及跨中撓度與荷載還呈線性關系；結(jié)構進入塑形階段，受拉區(qū)鋼筋屈服，撓度和體外預應力應力增量急劇增大，體外預應力應力增量及跨中撓度與荷載變?yōu)榍€關系。
　　(7)用MIDAS/FEA建立