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采用异步施工法的波形钢腹板PC组合箱梁桥力学性能研究
| 论文题名： | 采用异步施工法的波形钢腹板PC组合箱梁桥力学性能研究 |
| 关键词： | 波形钢腹板PC组合箱梁桥;异步施工;有限元分析;结构稳定性 |
| 摘要： | 波形钢腹板PC组合箱梁桥作为一种新型的桥梁结构形式，与传统PC箱梁桥相比具有明显的优势，近十年来在我国得到快速发展。随着桥梁跨径的增加，工程中多采用悬臂施工的方法，然而传统悬臂施工法具有施工作业面重叠、挂篮自重大且稳定性差等缺点。因此，一种针对该类桥梁的新型异步施工法应运而生，该工法具有施工周期短、经济性好、安全性高和施工性强等优点。鉴于波形钢腹板PC组合箱梁桥在异步施工过程中的结构形式较为特殊，而且当前国内应用并不广泛，因此有必要对施工过程中结构的力学性能进行系统的研究。本文结合已有研究成果，以实际工程为背景，采用试验研究和有限元分析相结合的方法，对大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥在异步施工过程中结构的受力性能进行系统研究。主要的研究工作如下： （1）建立了施工全过程实体有限元模型，对比分析了波形钢腹板PC组合箱梁桥在异步施工法和传统悬臂施工法下的受力性能。结果表明：异步施工过程中，混凝土正应力的分布更加均匀、波形钢腹板剪应力的水平更低、结构的挠度更小；成桥后，两种工法下结构的应力分布情况基本一致。 （2）开展了波形钢腹板异步施工模型梁静力加载试验，获得了试验梁在外力作用下的荷载-位移曲线、受力关键部位、破坏模式及应力分布规律，初步揭示了波形钢腹板组合箱梁在异步施工过程中的受力特性。结果表明：试验梁在外力作用下的受力关键部位为N-1节段顶板与N节段腹板连接处钢混结合区；加载过程中试验梁的力学响应可划分为四个阶段。 （3）采用有限元方法开展了异步施工梁承载能力的参数化分析。结果表明：在一定范围内，结构承载能力随着混凝土抗压强度的提高、波形钢腹板强度的提高、波形钢腹板厚度的增加、翼缘板宽度的增加、翼缘板厚度的增加、纵向普通钢筋配筋率的增加、截面宽高比的减小和施工节段长度的减小而增大，但各个参数的影响程度不同。 （4）采用有限元方法研究了临时横撑的构造形式、布置位置和型钢型号对波形钢腹板PC组合箱梁桥在异步施工过程中结构稳定性的影响。结果表明：临时横撑可有效地限制波形钢腹板在施工临时荷载作用下的横向位移并显著提高结构的失稳承载力，构造形式为上下两道桁架的横撑具有相对最好的效果；为了更好地限制横向变形，上道横撑的设置应尽量靠近波形钢腹板上翼缘。 |
| 作者： | 牛传同 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 万水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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