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原文传递钢-混组合简支梁桥桥面连续构造研究

论文题名：	钢-混组合简支梁桥桥面连续构造研究
关键词：	简支梁桥;桥面连续;连接板;钢-混组合;结构优化
摘要：	对于多跨简支梁桥来说，为了适应主梁的温度变化和混凝土收缩徐变效应，一般需要设置较多的伸缩缝。但是伸缩缝容易损坏，易导致雨水通过伸缩缝渗入桥梁结构，进而降低桥梁结构的耐久性。为了有效解决这一问题，相关学者提出使用桥面连接板代替伸缩缝，桥面连续的简支梁桥既能保证桥梁结构的连续性和行车的平顺性，又能有效减少伸缩缝的数量，降低桥梁维护成本。此外钢-混组合简支梁具有可标准化预制、施工方便、自重轻、经济、绿色等优点，如果能将装配式钢-混组合简支梁桥与桥面连续相结合，配合快速施工技术，将会产生巨大的经济和社会效益。因此非常有必要开展钢-混组合简支梁桥桥面连续构造的相关研究，本文研究工作包括：　　首先总结当前简支梁桥桥面连续构造的设计理论和方法，基于线弹性分析，将主梁简化为杆系结构，总结分析了桥面连接板在活载、温度荷载作用下的计算方法，推导得到了桥面连接板的应力和变形的解析表达式。结合桥面连接板的解析表达式，分析对桥面连接板受力影响较大的参数。　　其次以桥面连续的钢-混组合简支梁桥为背景，采用通用限元软件ANSYS建立线弹性和非线性数值仿真模型，对桥面连接板的受力特点展开研究。研究桥面连续部分在活载作用、整体温度变化、温度梯度变化下的力学性能，分析钢-混组合简支梁桥桥面连接板发生破坏的主要原因和破坏形式。此外，还对桥面连接板部分进行了全过程破坏分析，对桥面连接板的开裂弯矩与极限弯矩的计算进行了探讨。　　然后总结了桥面连续的钢-混组合简支梁桥与桥面连续的钢筋混凝土简支梁桥在结构形式与受力特点的不同之处，提出针对钢-混组合简支梁桥桥面连接板受力性能的改善措施，建立精细化有限元模型对所提出的桥面连续构造进行研究分析。结果显示，当对桥面连接板进行剪力钉优化和改变连接板材料时，桥面连接板的受力性能改善较为明显。采用半深度形式对桥面连接板材料优化时，分层界面应保持粘结，在整个连接板的底部脱粘，从而使材料优化后的桥面连接板具有更好的受力性能。　　最后针对桥面连接板进行参数分析，根据钢-混组合梁桥的特点，对剪力钉的布置展开研究，此外还分析了桥面连接板的分层厚度、分层界面脱粘长度、梁端间距和支座间距对桥面连接板受力的影响。结果表明合理的分层厚度有利于降低连接板的应力水平，分层界面脱粘长度的增加将增大连接板的变形能力，但脱粘长度不宜过长。对于钢-混组合梁桥来说，剪力钉的优化能有效降低连接板上缘应力水平，特别是翼缘两侧剪力钉优化对桥面连接板受力改善较为明显。适当增加梁端间距有利于增加桥面连接板的自由长度，但过长会造成连接板下缘应力以及变形的增大，对桥面连接板造成不利影响。支座间距的变化对桥面连接板的受力影响较小。
作者：	刘明浩
专业：	土木工程
导师：	吴红林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2021