详情

原文传递大跨径混合梁斜拉桥结合段受力性能试验

论文题名：	大跨径混合梁斜拉桥结合段受力性能试验
关键词：	大跨度桥梁;钢混斜拉桥;主梁结构;受力分析
摘要：	随着我国经济技术的发展，斜拉桥在最近十年内的应用愈加广泛，跨径范围从几百米到上千米，结构形式更是多种多样。钢-混凝土混合梁凭借其优越的性能，成为大跨径斜拉桥常用的主梁形式。大跨径混合梁斜拉桥的设计的关键在于钢-混结合段的受力性能以及其是否能有效传递荷载。本文以九江长江大桥为工程背景，以大尺寸模型试验为主，并结合采用有限元数值模拟和理论分析的研究手段，从钢-混结合段整体受力性能、结合段传力机理和钢梁过渡段受力性能、局部PBL剪力键静力和疲劳性能三个层面，系统地研究了大跨径混合梁斜拉桥结合段受力性能。　　本研究主要内容包括：⑴为整体把握结合段的受力性能，并指导本文模型试验的开展，建立考虑钢-混凝土相对滑移和接触的结合段全尺寸实体-板壳有限元精细化计算模型，分别计算在最不利正弯矩和最不利轴力工况作用下，钢梁段、混凝土梁段、结合段连接件的受力状态，总体上对结合段的受力性能进行了把握。研究结果表明：结合段整体受力合理，各部件应力均处于弹性阶段，且焊钉连接件与开孔板传力可靠，能保证结合段的传力性能。⑵设计了缩尺比为1:2的结合段模型试件，并按照实际内力设置了加载条件和边界条件，开展了结合段的受力性能试验研究。试验结果表明，各工况下的各部分应力、应变处于弹性阶段，结合段受力性能良好；九江长江公路大桥钢-混结合段满足承载力要求，且具有一定的安全储备；该种形式的结合段受力合理，适合在大跨径混凝土主梁中采用。⑶选取实桥受力最不利的格室，并变换其构造形式，制作两个1:2缩尺的模型试件，进行承载能力加载试验，研究不同构造形式的结合段的传力机理及破坏形态。依据试验和计算结果，探讨了结合段的传力路径，分析了传力模式、比例和面积，以及应力扩散的均匀性和有效性。⑷通过缩尺比为1:2的模型加载试验，研究不同构造形式的钢梁加劲过渡段的应力分布规律、破坏模式及承载能力。研究结果表明：各试件过渡端部均先于试件其他部位进入塑性阶段，即过渡端部是钢梁过渡段受力最薄弱部位。在过渡端部设置横隔板不但可以明显减小其应力集中度，同时也限制了附近底板的面外变形。⑸为研究结合部传力关键部件—PBL剪力键的受力性能，开展了PBL剪力键的静力和疲劳性能试验研究，其中静力加载试件7个，包括3个无贯通钢筋的PBL键试件和4个有贯通钢筋的PBL键试件；疲劳加载试件10个，主要研究参数为疲劳加载幅。研究结果表明：有贯通钢筋 PBL剪力键结构试件极限承载力均值高于无贯通钢筋 PBL剪力键结构试件极限承载力均值，加载方式对试件达到极限承载力后的滑移曲线影响较大；有贯通钢筋 PBL剪力键结构试件疲劳破坏特征为混凝土榫破碎，并且贯通钢筋被剪断。同时，通过疲劳试验拟合得到失效概率为50％与2.3%时的荷载与疲劳寿命曲线方程。
作者：	江祥林
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	刘永健
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文