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既有正交异性板STC连接机理及设计理论研究
| 论文题名： | 既有正交异性板STC连接机理及设计理论研究 |
| 关键词： | 钢结构桥梁;正交异性桥面板;超高韧性混凝土;层间剪应力;短栓钉;连接机理 |
| 摘要： | 钢结构桥梁以其优越的受力性能目前已成为我国大跨度桥梁的主要桥梁结构形式，但是钢结构桥梁的若干固有问题在桥梁使用过程中也逐渐暴露出来，特别是钢桥正交异性桥面板的疲劳问题及铺装问题。为解决上述问题，采用正交异性钢桥面板和超高韧性混凝土组合桥面板共同受力的方案。这种轻型组合桥面板最为关键的技术问题是正交异性钢桥面板与混凝土的剪切连接问题。本文围绕该问题，深入研究了层间剪切连接的受力机理及受力规律，提出了若干设计建议，研究工作包括： 首先总结对比了目前组合桥面板应力计算的相关理论，建立了组合桥面板简化计算模型，对实桥的界面层间剪应力进行了计算，得到了根据界面层间剪应力确定抗剪连接件的设计理论与方法。 依托于背景桥聊城市兴华路跨徒骇河斜拉桥，建立了细致的空间有限元模型。钢板和混凝土铺装采用完全粘结的处理，即共节点处理。依据该分析模型，总结分析了在车轮荷载、整体升降温和汽车制动力等荷载条件下的层间剪应力分布规律，并且探究了改变钢板厚度、混凝土铺装厚度、混凝土铺装的弹性模量和横隔板间距等因素时，层间剪应力的变化规律趋势。 基于有限元软件模拟结果，采用短栓钉抗剪承载力、抗剪刚度、荷载滑移曲线等方面的研究结果，研究完成了聊城市兴华路跨徒骇河桥的短栓钉设置方案。并将该研究方案与原设计方案进行了对比研究。 在此基础上，采用弹簧单元模拟剪力钉，即耦合对应节点竖向位移，在横向和纵向赋予刚度的手段，施加最不利荷载，分析在设计间距布置下车道内、内腹板上方和中横隔板上方栓钉的滑移情况。研究表明在该设置方案下，对比单栓钉滑移曲线，全部短栓钉都处于弹性工作初期状态，说明现有剪力钉设置方案过于保守，并没有发挥剪力钉的抗剪性能，并且会给组合桥面板带来相关疲劳问题。基于上述成果，给出了短栓钉基于优化受力的设计方案。 |
| 作者： | 蔡昊 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 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 |
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