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原文传递波纹钢腹板-钢底板组合钢箱梁抗剪性能试验及设计参数研究

论文题名：	波纹钢腹板-钢底板组合钢箱梁抗剪性能试验及设计参数研究
关键词：	箱梁桥;波纹钢腹板;钢底板;抗剪性能;偏载增大系数
摘要：	波纹钢腹板-钢底板组合钢箱梁是在波形钢腹板-混凝土底板组合箱梁的基础上改进而成的一种新型钢-混组合结构，与传统的波纹钢腹板组合箱梁相比，其构造变化主要体现在将混凝土底板改进为平钢底板，这种结构因其自重轻、受力性能优异、造价较低和方便施工等特点已逐渐应用到实际工程当中。现阶段对波纹钢腹板-钢底板组合钢箱梁的研究还比较少，特别是对波纹钢腹板的抗剪性能和设计参数的研究。　　本文通过对波纹钢腹板-钢底板组合钢箱梁进行弹性阶段的正载和偏载试验研究，并结合数值模拟计算，对对波纹板抗剪性能进行了参数化分析，研究两种试验梁在正载和偏载作用下，波纹钢腹板-钢底板组合钢箱梁中波纹板在各个设计参数变化下的剪应力分布趋势、剪力分配比例以及偏载增大系数的规律。最后对传统混凝土腹板箱梁增大系数的计算方式进行了研究，依托实桥项目，对该偏载增大系数的计算方法是否同样适用于波纹钢腹板箱梁桥进行了相关计算。本文主要研究内容包括：　　（1）在计入由结构初始几何缺陷引出的缺陷因子，并考虑材料非线性以及几何非线性因素的影响下，发现波纹板剪切屈曲应力受板厚厚度和折弯角度影响较大。　　（2）通过试验研究发现波纹直腹板、斜腹板组合钢箱梁的波腹板都承担了截面上70%以上的剪应力，但总体提升不大，腹板倾斜角度的改变对提高波纹钢腹板在截面上分担剪力的效果不显著。所以假定腹板承担所有剪力对腹板设计是保守的，但对于顶底板抗剪设计是非常不利的。两种梁在两种加载方式作用下，两个截面腹板剪应力分担比例变化并不大，在偏载作用下略大，说明加载方式对波纹板剪力分担比例的影响较小。　　（3）波纹板上斜板段与直板段的比值为常数，且等于波纹板上波折角的余弦值，并通过有限元计算验证了这一理论。　　（4）波纹直腹板、斜腹板组合钢箱梁分别在两个控制截面下，腹板剪应力都沿着梁高方向分布均匀，在该类型钢箱梁中，腹板与水平面夹角变化对腹板在截面上分担剪应力和剪应力分布的影响较小。波纹斜腹板-钢底板组合钢箱梁中，腹板剪应力分布是沿着梁高的增加而增加，变化幅度略小，腹板上剪应力平均值与腹板各剪应力之差的比值小于5%，所以仍然可以认定该类型箱梁波纹板剪应力分布均匀。　　（5）对试验梁进行了参数分析，发现在各个参数中，波纹腹板厚度对结构截面上腹板分担的剪力比例的影响最大，随着厚度的增加，波腹板基本上分担剪应力比例也随之增加，但增速逐渐减少，而波纹腹板厚度与斜板段波折角度对结构截面上偏载侧腹板偏载增大系数影响最大。　　（6）通过对实桥偏载增大系数的计算可知，在非内衬混凝土和横隔板等构件的影响梁段，波纹钢腹板剪应力沿着腹板高度近似等值分布，变化幅度较小。边跨与中跨的偏载增大系数保持在1.30~1.40之间，均大于通过经验取值法得出的1.15，所以传统的计算混凝土腹板箱梁偏载增大系数的经验公式并不适用于波纹钢腹板箱梁桥中。
作者：	张鹏举
专业：	工程
导师：	刘涌江
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022