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原文传递钢-FRP-混凝土组合梁桥构件的受力性能与设计方法研究

论文题名：	钢-FRP-混凝土组合梁桥构件的受力性能与设计方法研究
关键词：	钢混桥梁;梁桥构件;抗弯承载;应力分析
摘要：	钢-FRP-混凝土组合梁桥是近些年出现的一种新型桥梁结构形式。该结构主要由钢主梁、FRP空心板、混凝土层及相应的界面连接件组成。钢-FRP-混凝土组合梁桥顺桥向的主要受力构件为钢-FRP-混凝土组合梁，横桥向的主要受力构件为FRP-混凝土组合板。在钢-FRP-混凝土组合梁中，上部为混凝土层，承受压力;下部为钢梁，承受拉力。在FRP-混凝土组合板中，上部为混凝土层，承受压力;下部为FRP型材，承受拉力。将上述三种材料组合在一起，既减轻了桥梁结构的自重，又充分发挥了钢材、混凝土及FRP各自的受力特性。　　本研究主要内容包括：⑴综合考虑连接件的受力性能及制作工艺，针对不同的界面形式设计了相应的连接件。对不同的界面连接件进行了推出试验，探讨了界面连接件的受力性能及破坏特征。在试验研究的基础上，给出了界面连接件极限抗剪承载力的计算方法。⑵开展了不同边界约束形式下的双跨连续GFRP-混凝土组合板的受弯性能试验研究。对比了不同边界约束条件对GFRP-混凝土组合板受弯性能及破坏模式的影响。考虑连续组合板的内力重分布，给出了双跨连续GFRP-混凝土组合板的受弯分析方法。⑶进行了局部荷载作用下的GFRP-混凝土组合板受力性能试验研究。对比了栓钉连接件及环氧树脂胶层对组合板局部荷载响应及最终破坏模式的影响。在试验研究的基础上，结合组合板的破坏模式给出了相应的组合板局部受压承载能力计算方法。⑷开展了不同界面连接形式下的钢-GFRP-混凝土组合梁的受弯性能试验研究。对比了钢梁与GFRP-混凝土组合板间采用不同连接方式形成的组合梁的受弯性能及破坏模式，验证了环氧树脂胶层及抗剪栓钉作为GFRP-混凝土组合板与钢梁纵向连接件的可行性。在试验研究的基础上，给出了组合梁抗弯承载能力计算方法。⑸考虑钢-FRP界面及FRP-混凝土界面滑移效应，建立了组合梁刚度分析模型，分析了界面剪切刚度对界面滑移及界面剪力分布的影响规律。通过实测值与理论值的对比，验证了建议模型的正确性，确定了考虑双界面滑移效应的组合梁跨中附加挠度及组合梁截面刚度折减系数计算方法。⑹应用ANSYS有限元软件对FRP-混凝土组合板及钢-FRP-混凝土组合梁构件进行了非线性数值模拟，通过有限元分析结果与试验结果的比较验证了有限元分析方法的可行性。分别将截面配筋率及混凝土层厚度作为参数，分析了截面刚度的变化对FRP-混凝土连续板受力性能的影响。同时，将钢主梁高度作为参数，分析了截面刚度的变化对简支钢-FRP-混凝土组合梁受力性能的影响。⑺在组合构件试验研究、受力性能分析及相关设计规范的基础上，给出了可供桥梁设计人员参考使用的简支钢-FRP-混凝土组合梁桥构件设计方法。
作者：	黄辉
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	王文炜
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文