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混合梁斜拉桥钢混结合段力学性能理论和试验研究
| 论文题名： | 混合梁斜拉桥钢混结合段力学性能理论和试验研究 |
| 关键词： | 混合梁斜拉桥;钢混结合段;力学性能 |
| 摘要： | 混合梁斜拉桥由于其结构受力性能和经济性的优势，在我国的应用越来越多，其中钢混结合段是大跨度混合梁斜拉桥的关键构造之一，其结构的静力承载能力和抗疲劳性能直接关系到桥梁的安全性和耐久性，但由于钢混结合段构造上的特殊性和复杂性，在力学性能、疲劳性能等方面仍然有许多问题有待研究。文中以理论分析、数值计算和模型试验为手段，开展了有关剪力钉群抗剪刚度计算、混合梁斜拉桥钢混结合段受力分析、钢混结合段静力模型试验研究、钢混结合段疲劳分析和疲劳试验研究等工作，研究了钢混结合段的力学性能和疲劳性能，为混合梁斜拉桥钢混结合段的设计优化提供了依据。 考虑在混凝土梁与钢板、剪力钉群与周围混凝土之间粘结滑移，进行剪力钉群推出试验模型的数值模拟，得到剪力钉群推出试验模型的荷载滑移曲线和抗剪刚度的变化趋势。考虑剪力钉受力产生的变形，借用板的有效工作宽度计算方法确定了剪力钉群构件中混凝土参与变形的面积，通过剪力钉和混凝土变形产生的应变能推导了建立剪力钉群等效剪切刚度的计算公式。选取四组剪力钉群推出试验数据，将等效抗剪刚度的理论推导公式的计算值与推出试验结果和数值分析计算值进行了比较，验证推导的剪力钉群等效抗剪刚度计算公式可以用于钢混结合段力学性能分析中。 建立混合梁斜拉桥钢混结合段的局部有限元仿真模型，通过全桥整体计算，得到钢混结合段计算施加的最不利荷载组合值，分别考虑最大轴力、最大剪力、最大弯矩、最大扭矩四种最不利工况荷载组合，主要针对钢混结合段钢梁、过渡段钢梁、钢混结合段混凝土梁和过渡段混凝土梁进行分析，得到钢混结合段结构在各最大内力工况下的受力情况，变形位移趋势，定量地得出钢混结合段的应力横向、竖向、纵向分布状况。同时，对剪力钉传力单元进行分析，得到剪力钉剪力的分布规律。 针对钢混结合段构造和受力特点，按照几何、物理以及边界条件相似原则，设计和制作了结合段静力模型，针对模型进行了计算分析，并进行分级加载，分析各测点的应力、挠度分布规律。 根据钢混结合段荷载谱研究得到等效疲劳荷载幅，对钢混结合段的钢结构、混凝土结构、预应力结构和剪力钉结构的疲劳性能进行分析；设计制作了钢混结合段疲劳试验模型，并对试验模型进行了疲劳分析，对疲劳试验模型进行疲劳加载，得到钢板、混凝土结构和剪力钉上各应变测点应变值随加载次数增加的变化情况，通过疲劳分析和疲劳实验共同评价钢混结合段的疲劳性能。 |
| 作者： | 王金枝 |
| 专业： | 公路桥梁与渡河工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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