原文传递
蝶形腹板混凝土箱梁抗弯性能理论分析与试验研究
| 论文题名： | 蝶形腹板混凝土箱梁抗弯性能理论分析与试验研究 |
| 关键词： | 蝶形腹板混凝土箱梁;参数分析;抗弯性能 |
| 摘要： | 目前，传统混凝土箱梁在中小跨径桥中应用广泛，但存在自重大，腹板易开裂等问题，钢-混组合箱梁桥在一定程度上了减轻自重，改善腹板开裂情况，与此同时也存在易锈蚀、疲劳、连接点复杂及后期维修成本高等问题。日本学者结合了波纹钢腹板桥和桁架组合桥的优势，开发了一种新型的组合结构—“蝶形”腹板混凝土箱梁，其具有造型美观、透风性能好、耐久性好、经济环保、维修费用低等优点。国内尚未出现蝶形腹板混凝土箱梁的工程实例，本文通过有限元分析、试验研究及理论分析，研究了蝶形腹板混凝土箱梁的基本受力性能，为日后此类的研究起到了借鉴作用。 本文查阅总结了国外研究成果，阐述了蝶形腹板混凝土箱梁的演变发展过程，介绍了目前国外已建成的蝶形腹板混凝土箱梁工程实例，阐明了蝶形腹板箱梁的构造形式。本文以日本芥川大桥为依托，设计了1:8的蝶形腹板箱梁缩尺模型，通过试验研究了该梁的破坏特征、裂缝开展情况、挠度变化以及顶底板的应变规律等，得到相应的荷载-挠度曲线，应力-应变曲线等。试验表明：在弹性阶段时，蝶形腹板混凝土箱梁受力性能良好，弹塑性阶段时，底板出现了纵向大小不一的裂缝，加载点附近混凝土出现了局部压碎现象，在破坏阶段时，弯剪断顶底板与腹板接缝处发生崩断，结构失效，退出工作。 采用ABAQUS建立与试验保持一致的蝶形腹板混凝土箱梁模型，通过试验值与有限元值对比来验证有限元的合理性，在两者吻合良好的基础上进行参数分析，主要研究成果如下： （1）对称加载下的蝶形腹板混凝土箱梁破坏特征与试验一致，有限元模拟的极限承载力大于试验值；箱梁在跨径方向上挠度的试验值大于有限元值，两者误差在弹性阶段保持在10%左右。试验值与有限元值吻合良好，表明了有限元模拟具有一定的合理性和可行性。 （2）在试验值与有限元值吻合良好的基础上，提出了影响蝶形腹板混凝土箱梁抗弯承载力的四种参数。研究表明：顶底板混凝土强度、顶底板厚度、钢纤维混凝土强度、腹板高度的增大都相应提高蝶形腹板混凝土箱梁的抗弯承载力，顶底板厚度对提高极限承载力起主要影响作用。 基于费氏空腹桁架原理，将箱梁中的蝶形腹板等效成矩形开孔腹板，通过惯性矩比例关系，将抗弯刚度进行折减，推导出蝶形腹板混凝土箱梁的挠度计算公式。并通过有限元值与试验值与之对比，验证推导公式的合理性。 |
| 作者： | 焦广如 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈建兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
