大跨度波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋受力特點及剪力鍵試驗研究.pdf

1、波形鋼腹板鋼筋混凝土組合箱梁結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)勢，近些年來在國外得到了較快的發(fā)展，國內(nèi)也有較多研究。國內(nèi)外對波形鋼腹板特性的研究結(jié)論主要通過數(shù)值分析、模型試驗得到;對適用于大跨度波形鋼腹板箱梁橋剪力鍵研究的針對性不強(qiáng)，或與其構(gòu)造及受力特點不完全相同。以蘭州北環(huán)小砂溝大橋為工程背景，對大跨度波形鋼腹板箱梁橋的主要特性進(jìn)行了理論研究，針對大跨度波形鋼腹板箱梁橋剪力鍵的構(gòu)造特點和受力特點，完成了13組共39個1∶1比例的剪力鍵模型試驗，對大跨度波

2、形鋼腹板的剪力鍵特性進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下:
　　1.通過波形鋼腹板縱向剛度相等原理，推導(dǎo)了波形鋼腹板的縱向等效厚度及等效彈性模量的計算方法，從理論上證明波形鋼腹板所承擔(dān)彎矩占全截面總彎矩的比例很小，可以忽略，在計算波形鋼腹板箱梁的抗彎承載能力時，可僅考慮頂?shù)装宓淖饔?，而不考慮波形鋼腹板的作用;從理論上研究波形鋼腹板的抗剪性能，證明鋼腹板中的剪應(yīng)力在鋼腹板高度方向上基本相等，鋼腹板基本為純剪切受力狀態(tài);得出鋼腹板所承擔(dān)的剪力占總

3、剪力比例規(guī)律的計算公式;在波形鋼腹板箱梁結(jié)構(gòu)中，頂?shù)装逡惺芟喈?dāng)一部分的截面剪力，波形鋼腹板所承擔(dān)的剪力占總截面剪力的比例不超過85％。
　　2.從理論上研究變高度波形鋼腹板箱梁中梁高變化對波形鋼腹板中剪應(yīng)力的影響，并得出相應(yīng)計算公式。當(dāng)截面負(fù)彎矩增大且截面高度增加時，底板中的壓力可抵消一部分截面剪力，反之，當(dāng)截面負(fù)彎矩增大且截面高度降低時，底板中的壓力將增加腹板中的剪力。
　　3.研究滑移對波形鋼腹板箱梁承載能力和撓度的影

4、響，研究滑移產(chǎn)生附加彎矩和附加撓度的計算方法。
　　4.將PBL剪力鍵的承載能力分為彈性承載能力和極限承載能力，對彈性承載能力附加滑移量約束后，成為具有實際工程意義的設(shè)計承載能力。通過剪力鍵模型試驗，得出適用于大跨度波形鋼腹板箱梁橋剪力鍵的主要特性:
　　(1) PBL剪力鍵具有良好的延性性能，在破壞前均有明顯的屈服過程，滑移有較為明顯的增長;具有較高的設(shè)計承載能力和極限承載能力，其極限承載能力明顯大于設(shè)計承載能力，極限承載

5、能力與設(shè)計承載能力之比大于2.0。
　　(2)鋼板開孔直徑越大，PBL剪力鍵的設(shè)計承載能力和極限承載能力也越大;當(dāng)開孔直徑大到一定程度時，鋼板的變形會成為滑移變形的主要因素，PBL剪力鍵的鋼板成為控制因素，達(dá)到極限承載能力時，剪力鍵的破壞由鋼板的破壞引起。
　　(3)貫穿鋼筋直徑對PBL剪力鍵設(shè)計承載能力的影響很小;貫穿鋼筋直徑對PBL剪力鍵極限承載能力的影響較大，鋼筋直徑越大，極限承載能力越大。
　　(4)鋼板厚度對

6、PBL剪力鍵的設(shè)計承載能力和極限承載能力均有較大影響，鋼板厚度越大，其設(shè)計承載能力和極限承載能力均越大。
　　(5)預(yù)拉應(yīng)力能夠減小PBL剪力鍵的設(shè)計承載能力和極限承載能力，尤其當(dāng)橫向拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時，其設(shè)計承載能力和極限承載能力的減小更為明顯;預(yù)壓應(yīng)力能夠提高PBL剪力鍵的設(shè)計承載能力和極限承載能力;預(yù)應(yīng)力的影響在設(shè)計承載能力公式與極限承載能力公式計算中可單獨(dú)考慮。
　　(6)鋼板開梯形孔的PBL剪力鍵由于開孔面

7、積較大，其破壞形態(tài)、承載能力特點與開大直徑圓孔PBL鍵的破壞形態(tài)、承載能力特點相似。
　　(7)若在角鋼連接鍵中沒有配置垂直于受力方向的受力鋼筋，則剪力鍵的延性性能較差，在破壞前屈服現(xiàn)象不明顯，破壞前的滑移量為2mm左右，屬于脆性破壞;在不配置鋼筋時，單個角鋼剪力連接件的極限承載能力代表值為1700kN。
　　(8)將剪力鍵極限承載能力與設(shè)計承載能力之比作為剪力鍵的另一個延性指標(biāo)Ⅱ，剪力鍵極限承載能力所對應(yīng)的滑移量與0.2m

8、m之比作為延性指標(biāo)Ⅰ，延性指標(biāo)Ⅱ較延性指標(biāo)Ⅰ數(shù)值較小，更加穩(wěn)定。
　　(9)根據(jù)試驗資料擬合PBL剪力鍵設(shè)計承載能力和極限承載能力的計算公式，該公式僅適用于波形鋼腹板箱梁腹板與頂?shù)装寤炷林g連接的PBL剪力鍵，該類剪力鍵只有一排開孔，該公式實在PBL剪力鍵的鋼板高度為20cm，孔徑60～90mm之間，貫穿鋼筋直徑16～25mm之間，鋼板厚度20～24mm之間得出的，當(dāng)這些參數(shù)超出這個范圍太多時，該計算公式不再適用。
　　(