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大跨复合波形钢腹板连续刚构桥抗剪性能研究
| 论文题名： | 大跨复合波形钢腹板连续刚构桥抗剪性能研究 |
| 关键词： | 连续刚构桥;复合波形钢腹板;剪切屈曲强度;抗剪承载力 |
| 摘要： | 波形钢腹板组合箱梁因其结构自重轻、力学性能良好，在交通建设中被广泛运用，但是随着梁高的增加，波形钢腹板的剪切稳定性急剧下降，可能就无法满足大跨径桥梁的承载力需求。为提高波形钢腹板的稳定性，将两块相同尺寸的波形钢腹板通过螺栓连接组合成为复合波形钢腹板。本文研究了复合波形钢腹板的剪切屈曲强度和抗剪承载力的影响因素与变化规律，并对一座波形钢腹板连续刚构桥进行设计及对比分析，探索复合波形钢腹板在大跨度桥梁中的应用优势，主要工作和结论如下： （1）为研究复合波形钢腹板的抗剪承载力，首先需要研究其弹性剪切屈曲强度。采用ABAQUS有限元软件中的特征值屈曲分析功能对复合波形钢腹板剪切屈曲强度的影响因素和变化规律进行研究，并通过大量的数值模拟结果，提出适用于复合波形钢腹板剪切屈曲强度的计算公式。研究结果表明：与波形钢腹板相比，复合波形钢腹板在板高较大时，剪切稳定性较强；复合波形钢腹板的屈曲模态同波形钢腹板一样，也有局部屈曲、整体屈曲和合成屈曲三种屈曲模态；两种钢腹板的屈曲强度随板高、板厚和波高参数变化规律基本一致；复合波形钢腹板的局部屈曲强度与宽厚比有关，整体屈曲强度与板高、板厚和波高有关，合成屈曲强度则与局部和整体屈曲强度有关。 （2）在特征值屈曲分析的基础上，采用ABAQUS有限元软件中的非线性屈曲分析功能对复合波形钢腹板的抗剪承载力展开研究。研究结果表明：螺栓孔径对复合波形钢腹板的剪切屈曲强度和抗剪承载力几乎没有影响；厚度缺陷对钢腹板抗剪承载力的影响可以忽略不计；在h/250的尺寸缺陷幅值影响下，波形钢腹板和复合波形钢腹板的剪切屈曲强度与抗剪承载力ρ-λs关系曲线几乎重合，因此可以通过波形钢腹板的ρ-λs关系曲线来计算复合波形钢腹板的抗剪承载力；在板高较高、板厚较大时，复合波形钢腹板的抗剪承载力优于波形钢腹板。 （3）为探索复合波形钢腹板在大跨度桥梁中的应用优势，首先结合工程实例拟定一座波形钢腹板连续刚构桥，用Midas Civil软件对其进行结构验算，随后为提高钢腹板的安全系数和稳定性，对拟定的桥梁重新设计三种不同的钢腹板布置方案，并对其进行比较。对比结果表明：在主梁根部截面钢腹板安全系数相同的情况下，使用复合波形钢腹板不仅可以提高腹板剪切稳定性，减小变形，还能降低腹板的用钢量，节约桥梁造价。 |
| 作者： | 黄庆 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 胡俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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