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大节段装配式波形钢腹板组合T型梁桥的设计与研究
| 论文题名： | 大节段装配式波形钢腹板组合T型梁桥的设计与研究 |
| 关键词： | 装配式波形钢腹板组合T型梁桥;结构设计;施工方法;抗弯承载力 |
| 摘要： | 装配式波形钢腹板组合梁桥具有施工速度快、环保性能好、自重小、施加预应力效率高和腹板无开裂等优点。为解决传统节段拼装梁整体性差、极限承载力低，整体预制梁吊装运输难度大的问题，实现中等跨径波形钢腹板组合梁桥的装配化、工厂化施工，改进波形钢腹板组合梁的截面形式，本文以一座跨径组成为（50+60+50）m的波形钢腹板组合T梁桥为研究对象，根据主梁正负弯矩区划分节段类型，提出一种大节段装配式波形钢腹板组合T梁桥的设计与施工方法，针对其横隔板构造形式和间隔变化对荷载横向分布系数的影响以及负弯矩区受力性能展开研究，并对其施工和运营阶段进行计算分析。 (1)提出大节段装配式波形钢腹板组合T梁的节段划分方法和类型以及不同节段位置的截面设计，本文提出的梁节段长度要远大于传统节段长度，可有效减少节段数量，提高节段梁的整体性和极限承载力。相比整跨预制梁段，本文提出的梁节段长度又小于原来的单跨长度，可降低对吊装运输设备的要求。 (2)基于ANSYS建立大节段装配式波形钢腹板组合T梁的三维有限元模型，研究其横隔板构造形式及间隔变化对荷载横向分布系数的影响，并将有限元法同传统计算方法进行对比。此外针对某既有桥梁缩尺试验梁进行实体建模，与其实测数据做对比，从而来验证本文研究的有效性。结果表明，Ⅹ型与Ⅴ型钢桁架横隔板刚度相差很小，钢板式横隔板改善效果较明显，横隔板间隔变化对荷载横向分布影响很小，建议设计梁桥选用Ⅴ型钢桁架作为横隔板。采用刚接梁法计算大节段装配式波形钢腹板组合T梁较为合适。 (3)基于ANSYS建立大节段装配式波形钢腹板组合T梁负弯矩区模型，根据基本假设对其抗弯性能进行理论分析，并通过有限元法对比计算以验证理论公式的准确性。结果表明，波形钢腹板组合T梁截面变形符合“拟平截面假定”，根据简化塑性理论推导的极限抗弯承载力公式可为大节段装配式波形钢腹板组合T梁设计提供理论参考。 (4)提出大节段装配式波形钢腹板组合T梁桥的施工方法，基于ANSYS建立有限元模型，对各施工阶段进行静力计算分析。采用粱格法基于Midas/Civil建立大节段装配式波形钢腹板组合T梁桥有限元模型，根据规范要求计算分析其运营阶段极限抗弯承载力、应力以及变形，为大节段装配式波形钢腹板组合T梁桥下一步工程实践提供理论支撑。 |
| 作者： | 万二帅 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张天航 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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