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港珠澳大桥组合连续箱梁模型试验研究
| 论文题名： | 港珠澳大桥组合连续箱梁模型试验研究 |
| 关键词： | 钢-混凝土组合箱梁桥;静力特性;相似理论;模型试验;抗裂性能 |
| 摘要： | 钢-混凝土组合连续箱梁结构以其充分利用混凝土抗压和钢材抗拉的材料优势，使结构具有承载力高、塑性和韧性好、施工速度快、经济效果显著的优势，在大跨度桥梁结构中得到了广泛的应用。在建的港珠澳大桥浅水区非通航孔桥分幅方案采用85m连续组合钢箱梁，6～7孔一联，采用大节段整孔吊装、简支变连续体系转换、中支点顶升与回落、中支点纵向预应力张拉等施工工艺，施工过程复杂，施工周期长。 为了研究桥梁施工过程和运营阶段的受力性能，本文采用模型试验与三维空间有限元分析相结合的方法，按照相似理论以应力相似为指标，选取横截面缩尺比例为1∶5，纵向缩尺比例为1:10，设计制作了2×8.5m两跨组合连续箱梁试验模型，模拟了港珠澳大桥组合连续箱梁大节段整孔吊装、简支变连续体系转换、中支点顶升与回落、中支点纵向预应力张拉等施工过程，并对试验模型按照运营荷载的25％、50％、75％、100％、125％、150％进行加载试验，同时对试验模型建立了“混凝土桥面板—剪力件—钢箱梁”精细化有限元模型，获得了试验模型在多级运营荷载作用下的内力与变形特征，为试验模型的试验结果对比分析提供理论依据。 本文的主要内容和结论主要包括以下几个方面: (1)相似指标推导。结构模型相似理论介绍，以应力相似为指标，考虑结构几何尺寸、模型材料、弹性模量、受力形式等因素，推导相似常数。 (2)试验模型的制作。以港珠澳大桥为实际工程背景，根据推导得到的相似指标，模拟桥梁的各构造细节和施工过程，设计制作2×8.5m两跨连续组合梁，准备组合梁模型试验。 (3)试验模型的仿真分析。对已经设计完成的两跨2×8.5m组合连续箱梁模型试验，运用ANSYS有限元对试验模型进行施工及运营阶段受力仿真分析，获得试验模型在各种工况下受力特性的理论值与变化规律，为组合连续箱梁模型加载试验提供理论依据。 (4)试验模型的加载试验。对模型梁分别在各工况下进行加载试验，验证模型设计的正确性，获得钢-混凝土组合连续箱梁受力及变形特性。 结果表明:本模型试验系统地模拟了港珠澳大桥组合连续箱梁桥的施工过程，模型试验梁的受力性能反映了实际桥梁的受力特征;150％运营荷载各种加载工况显示，钢箱梁腹板应力沿梁高成线性变化，钢箱梁底板应力、上翼板应力和混凝土桥面板应力增量实测值小于理论值，跨中挠度实测值小于理论值，没有发生钢箱梁与混凝土板分离的现象，试验模型没有发生任何破坏，反映试验模型呈现弹性状态，整体性能好，具有很好的工作性能;纤维海洋混凝土能够提高支点负弯矩区混凝土的抗裂性能。 |
| 作者： | 毛玉东 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘沐宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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