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钢-混混合式梁拱组合刚构桥受力行为研究
| 论文题名： | 钢-混混合式梁拱组合刚构桥受力行为研究 |
| 关键词： | 钢-混混合式梁拱组合刚构桥;受力特性;传力特性;有限元模型 |
| 摘要： | 梁拱组合刚构桥增大了刚构桥的跨越能力并能更好控制跨中下挠、根部腹板开裂等病害，但单一的混凝土材料很难在保证结构的经济性能的前提下提高桥梁跨度。因此，本文将梁拱组合刚构桥中跨部分混凝土箱梁替换为钢箱梁，形成钢-混混合式梁拱组合刚构桥。该体系可以有效减轻上部结构重量，增大跨越能力的同时又能改善整体受力，尤其适用于边中跨比过小的情况。本文从钢-混混合式梁拱组合刚构桥与普通梁拱组合刚构桥基本力学性能对比、设计参数的分析优化以及钢混结合段的构造对比分析等方面进行了研究，主要研究成果与结论如下： （1）将试设计的钢-混混合式梁拱组合刚构桥与全预应力混凝土梁拱组合刚构桥进行静、动力性能对比。得出结论：钢-混混合式梁拱组合刚构桥自重减小了约10%，自重下混凝土梁段的下挠和梁拱结合处内力得到很好的改善，边跨梁拱结合处的挠度、内力减小幅度分别达26%、60%；抵抗活载的有效承载力更高，在控制结构长期下挠以及抗震性能方面更优，但主跨竖向刚度降低。 （2）基于正交试验法，以关键截面内力、位移为优化指标，边中跨比、钢箱梁长度与中跨长度比值、根部高跨比、跨中高跨比、下弦梁高跨比和梁底曲线幂次为试验参数，研究了6个因素对各个指标的影响规律及影响主次，综合分析得到边中跨比在0.455~0.505、钢梁长度与主跨长度比值在0.338~0.4、根部高跨比在0.13~0.17、下弦梁高跨比在0.0175~0.0215、梁底曲线幂次在1.8~2.2次范围内为宜，跨中梁高变化影响不显著。然后采用矩阵分析法，以变异系数赋权墩顶中跨侧剪力V、移动荷载作用下跨中挠度Uz、全截面平均应力-σ进行多指标综合分析，得出最优参数取值为：边中跨比取0.505，钢梁长度/主跨长度取0.338，根部高跨比取0.15，跨中高跨比取0.017，下弦梁高跨比取0.0175，梁底曲线幂次取2.0次。 （3）建立钢-混结合段局部空间有限元模型，对比分析四种不同的钢板嵌入段构造在最不利工况下的受力特性以及传力特性。发现嵌入段布置下顶板和上底板前承压板的应力水平减小了8%，对其他构件的受力与传力影响很小；对比单栓钉方案，混合连接件使底板应力减小了8%，应力分布更加均匀，嵌入段传力也更加平顺。对于有格室前后承压板钢混结合段，嵌入段采用无下顶板和上底板结合混合连接件构造可以改善构件受力，传力更有效。 |
| 作者： | 付宇航 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 谭红梅;张雪松 |
| 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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