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波形钢腹板-混凝土组合梁桥荷载横向分布研究
| 论文题名： | 波形钢腹板-混凝土组合梁桥荷载横向分布研究 |
| 关键词： | 波形钢腹板箱梁桥;荷载横向分布;比拟正交异性板法;剪切变形 |
| 摘要： | 将波形钢腹板组合箱梁的混凝土底板替换为钢底板，形成一种新型的结构—钢底板波形钢腹板组合箱梁，该结构力学性能好、自重小，正逐步运用于工程实践中，但理论研究还较少。本文依托景中高速机场连接线高架桥的实际工程，考虑剪切变形和滑移效应，采用比拟正交异性板法进行了实用空间理论的公式推导和分析；采用多种方法计算荷载横向分布系数，对结果进行对比分析；以有限元法验证解析法的准确性，并对影响荷载横向分布系数的参数进行分析，主要研究内容和结论如下： （1）针对钢底板波形钢腹板组合箱梁，运用能量变分法，建立了考虑剪切变形、滑移效应下挠度的控制微分方程。推导了半波正弦荷载作用下简支梁跨中挠度的表达式，得到了组合梁纵向抗弯刚度折减系数，采用比拟正交异性板法进行了荷载横向分布系数的公式推导和计算。通过算例分析可知：考虑剪切变形和滑移效应对荷载横向分布系数有影响，主梁会产生附加挠度，降低主梁刚度；不考虑剪切变形和滑移效应的荷载横向分布系数偏大。 （2）采用比拟正交异性板法、刚性横梁法和刚接梁法计算现有钢底板波形钢腹板组合箱梁的荷载横向分布系数，并与有限元值进行了对比分析。分析表明：修正刚性横梁法和刚接梁法计算结果偏小，刚性横梁法结果偏大，比拟正交异性板法与有限元法结果误差小，适用于此类结构荷载横向分布系数的计算。桥跨L4-3L4之间的荷载横向分布系数可以近似的使用跨中截面分布系数来代替，支点处的荷载横向分布系数应用杠杆法单独计算。 （3）对于钢底板波形钢腹板组合箱梁，箱间横向联系设置较少、与箱内横隔梁数量不对等，是不等横向联系的形式，为研究这种布置对桥梁荷载横向分布的影响，用有限元软件建立模型。探讨了主梁数、混凝土顶板厚度、滑移刚度、横向联系的结构形式和设置数量等因素对组合箱梁的荷载横向分布规律的影响。分析表明：抗剪连接件的滑移刚度在400N/mm2左右时，可以满足组合箱梁界面的变形需求；K型结构形式的箱间横联性能更优越，更有利于主梁的结构稳定和桥梁的横向连接；设置三道箱间横联时，可以优化钢底板波形钢腹板组合箱梁的横向刚度，是横向联系的较合理的布置形式；混凝土板对主梁横向刚度的影响更大，随着板厚的增大提高了主梁截面的抗扭刚度，改善了波形钢腹板截面在荷载作用下的受力性能。 本文分析了钢底板波形钢腹板组合箱梁的荷载横向分布的影响规律，选择出适合此类桥荷载横向分布的分析方法，以及主梁间横向联系的合理布置数量和结构形式，对工程设计和施工有借鉴意义。 |
| 作者： | 吴超 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 丁南宏;廖伟华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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