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钢-UHPC轻型组合梁桥面板的静力性能有限元分析
| 论文题名： | 钢-UHPC轻型组合梁桥面板的静力性能有限元分析 |
| 关键词： | 钢-超高性能混凝土组合梁桥;桥面结构;静力性能;有限元分析 |
| 摘要： | 传统钢-混凝土组合梁与混凝土主梁相比自重较轻，与钢主梁相比具有一定的经济优势，但其仍存在自重较大和混凝土桥面板极易开裂的问题。因此，笔者所在的团队提出，采用华夫型UHPC桥面板代替普通混凝土平板，并在其上铺筑磨耗层，形成钢-UHPC轻型组合梁。本文对钢-UHPC轻型组合梁的技术经济性能和汽车荷载作用效应进行了初步研究，并对钢-UHPC轻型组合梁运用于实桥的安全性进行了验证，通过数值分析方法完成了以下工作: (1)根据南益胜天大桥原钢-混凝土组合梁的设计，提出了钢-UHPC轻型组合梁方案，同时，提出了钢-UHPC轻型组合梁无横向表面受拉接缝方案及单向受弯钢-UHPC轻型组合梁接缝方案，以保证组合梁的整体性。将钢-UHPC轻型组合梁与传统钢-混凝土组合梁进行了技术性能对比分析，将其桥面结构与其他三种桥面结构进行了经济性能对比分析，分析结果表明:钢-UHPC轻型组合梁可明显降低组合梁自重，大幅扩展组合梁斜拉桥经济适用跨径范围，其桥面板抗开裂能力明显优于传统钢-混凝土组合梁;钢-UHPC轻型组合梁桥面结构全寿命造价仅略高于传统钢-混凝土组合梁桥面结构。 (2)华夫型UHPC桥面板较薄，为了研究其汽车荷载作用效应，以胜天大桥为背景，分别采用应力叠加法、全桥精细有限元法和混合有限元法对其桥面板受力最不利位置的纵桥向拉、压应力进行了计算分析。计算结果表明:全桥精细有限元法与混合有限元法计算结果接近，应力叠加法计算结果偏于保守;UHPC桥面板在汽车荷载作用下的最大拉应力小于UHPC最大裂缝宽度为0.05mm时的实测名义拉应力，最大压应力远小于其抗压强度，桥面板处于线弹性受力状态，能够满足汽车荷载在上述最不利加载工况下的设计要求。 (3)为了验证钢-UHPC轻型组合梁应用于实桥的安全性，对胜天大桥进行了静力分析，计算结果表明:在正常使用极限状态频遇组合下，UHPC桥面板纵向设计拉应力小于其初裂应力值，满足规范要求，钢-UHPC轻型组合梁可以有效解决组合梁桥面板易开裂的难题。 |
| 作者： | 孔令方 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 邵旭东;王新夏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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