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原文传递有格室前后承压板式钢混结合段静力行为研究

论文题名：	有格室前后承压板式钢混结合段静力行为研究
关键词：	铁路桥梁;混合主梁斜拉桥;受力分析;温度场
摘要：	随着我国高速铁路建设步入快速发展时期，迫切需要建设跨越超宽水道的大跨铁路桥梁，混合主梁大跨度斜拉桥以其优良的刚度质量分布成为优选桥式。对于混合主梁斜拉桥，主梁接头为满足巨大内力的传递和高速列车对桥梁变形的苛刻要求，有格室前后承压板式钢混结合段成为首选。然而，有格室前后承压板式钢混结合段构造形式复杂，材料特性差异显著，设计研究人员对其力学行为认识尚不甚明确;尤其是核心混凝土在收缩徐变和非均匀温度场作用下非协调变形，导致的钢板构造与混凝土间次生弹性变形而引起次内力或者说内力重分布。这些因素都导致主梁钢混结合段应力分布和传力机理等结构行为高度复杂而需要对其进行系统、专门的研究。　　对有格室前后承压板钢混结合段研究文献缺乏，对其他形式钢混结合段的研究，也多限于对特定斜拉桥钢混结合段承载力开展的验证性试验，缺乏对应力分布和受力机理的系统研究，更缺少对其在核心混凝土收缩徐变及温度场作用下力学行为的研究。鉴于上述情况，本文基于甬江桥特大桥钢混结合段，研究有格室前后承压板式钢混结合段在荷载、收缩、徐变及温度场作用下的应力分布、传力机理、变形特性、承载能力等静力行为。研究内容可促进铁路混合梁斜拉桥的应用，为钢混结合段的设计、施工及养护提供指导。主要内容如下: 　　1、对甬江特大桥有格室前后承压板式钢混结合段的试验方案进行研究。论述模型试验的技术路线、设计理论、设计方案、加载方案、模型材料性能测试、测点布置、设计误差分析等。尤其针对于缩尺模型中小规格剪力连接件的设计问题，建立小规格剪力连接件推出试验的精细化有限元模型，计算它们的承载能力和抗剪刚度，并绘制荷载-滑移曲线。根据常规剪力连接件与小规格剪力连接件面积、承载能力、抗剪刚度的对比，提出了缩尺模型试验中剪力连接件的相似设计方法。　　2、通过有限元计算和模型测试结果研究有格室前后承压板式钢混结合段的纵桥向正应力分布、剪力滞效应、承载能力、传力机理和变形状况等;同时验证非线性局部有限元模型的正确性，为下文进一步采用有限元分析各种钢混结合段的受力性能奠定了基础。　　3、根据试验相关结论提出钢混结合段轴力传递指标和钢混结合段轴压作用的简化模型;并进一步分析有格室前后承压板式钢混结合段长度、后承压板厚度、钢格室高度及剪力连接件刚度等参数变化对轴力传力性能的影响。　　4、分别建立有格室前承压板式钢混结合段、有格室后承压板式钢混结合段和有格室前后承压板式钢混结合段的非线性局部有限元模型，计算三者在剪弯作用和压弯作用下的应力分布、剪力连接件剪力、变形状况、传力机理和承载能力。　　5、根据收缩、徐变作用的预测模型和弹性徐变理论，推导考虑空间徐变效应的混凝土本构关系，并采用Fortran语言对ANSYS有限元软件的材料模型进行二次开发;分析研究了收缩、徐变作用对有格室前后承压板式钢混结合段受力、变形及传力性能的影响。　　6、归纳总结了温度场和热应力的计算理论，根据原桥的实测数据、气象资料建立了钢混结合段的温度计算模型，计算了瞬时温度场;并将最不利的温度场施加于钢混结合段计算了在温度单独作用、恒载与温度共同作用下的应力;分析了温度作用对钢混结合段受力、变形及传力性能的影响。
作者：	姚亚东
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	杨永清
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文