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原文传递 SWFC连续刚构桥应用技术研究

论文题名：	SWFC连续刚构桥应用技术研究
关键词：	SWFC复合结构;连续刚构桥;极限承载能力;施工技术
摘要：	本文依托交通运输部建设科技项目“SWFC复合结构在西藏地区连续刚构桥中的应用技术研究”(2013318 J15390)，对课题组提出的SWFC复合连续刚构桥受力行为进行了深入研究，主要研究工作及结论如下: 　　①SWFC连续刚构桥的概念，即在连续刚构桥的正弯矩区段的底面设置平直钢板(S-steel)，并将箍筋与平直钢板进行焊接，再穿钢筋骨架;在腹板两边设置密间距带肋钢筋网片以及在连续刚构桥的墩顶负弯矩区段、部分梁的表面配置密间距的带肋钢筋网片(W-web);采用高掺量钢纤维（F-fiber）混凝土(C-concrete)进行桥面铺装。对于截面而言，SWFC复合连续刚构桥采用箱形截面与TT形截面进行混合使用:在正弯矩区段采用TT形截面，墩顶负弯矩区段采用箱形截面。　　②详细阐述了SWFC结构的增强机理:S（钢板）可以增强结构的抗裂阻裂能力，并减缓裂缝开发展;W（钢筋网片）对混凝土的约束是面约束，其抗裂阻裂效果同样强于一般钢筋的线约束;F（混杂钢纤维）能对混凝土内部的微裂纹起到抑制作用，钢纤维混凝土的抗拉强度要远远高于普通混凝土。　　③针对SWFC复合连续刚构桥，探讨了实体有限元的建模方法:通过SolidWorks创建复杂的部件，建好后存为.igs格式，然后导入到Abaqus/CAE中进行部件建立;拼装有可能会存在缝隙，对于桥墩和横隔板均采用拉伸的方式，这样便可避免由于缝隙造成后期网格划分出现错误。　　④应用钢筋混凝土统一本构已有研究成果，以配筋率为主要参数得出各材料本构关系，通过abqus和solidworks两个软件配合，建立SWFC连续刚构实体模型。对跨中正弯矩及墩顶负弯矩加载情况下中跨跨中截面和墩顶截面在汽车荷载作用下的正截面受力全过程及极限承载能力进行了分析。分析结果表明:正弯矩加载情况下，在自重作用下，外弧梁肋拉应力明显高于内侧，中跨跨中区域外侧腹板部分出现裂缝，内侧基本无裂缝。随着荷载的不断加大，跨中腹板裂缝发生发展。在加载到12倍汽车荷载作用时，底钢板开始屈服，腹板裂缝大部分已经贯通，桥墩顶部以及系梁位置处，靠向跨中方向开始出现塑性区域。当加载至14倍汽车荷载时，跨中截面Ⅳ区（底部增强区域）钢筋屈服，且受压区混凝土被压碎。桥梁最终完全破坏。在墩顶负弯矩加载情况下，在加载到34倍汽车荷载作用时，2＃墩一侧边跨腹板裂缝大部分已经贯通，截面Ⅳ区（底部增强区域）钢筋开始屈服，桥墩靠向右边跨方向的顶部和系梁部位开始出现塑性区域。当继续加载至36倍汽车荷载时，受压区混凝土被压碎。桥梁最终完全破坏。　　⑤针对高原山区SWFC组合结构桥梁，从钢板的制作、安装及运输技术、高寒地区混凝土施工的保证措施、支架方案及卸架技术以及施工监控方法等几方面详细研究和讨论了SWFC组合桥梁的施工技术，为日后高原山区类似组合结构工程实践作参考。
作者：	王冠衡
专业：	建筑与土木工程
导师：	周志祥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文