原文传递
曲线钢箱梁组合桥面板构造与性能研究
| 论文题名： | 曲线钢箱梁组合桥面板构造与性能研究 |
| 关键词： | 带剪力键曲线桥;钢-混组合桥面板;构造参数;受力性能 |
| 摘要： | 随着钢结构的快速发展，越来越多的城市匝道桥采用曲线钢箱梁。曲线钢箱梁桥在荷载作用下，将受到弯扭耦合效应影响，梁体具有畸变、约束扭转、翘曲等特征，桥面板出现诸多病害，其复杂力学及病害特征在小半径大曲率梁桥中更为显著。因此从优化桥面板受力性能和减少焊缝数量的角度出发，将带剪力键的钢-混组合桥面板应用于曲线钢箱梁中。本文选取力学性能出色、施工便捷的PBL剪力键，研究带PBL剪力键的钢混组合桥面板应用于小半径曲线梁桥时的合理构造与受力性能。 本文主要通过有限元方法对带PBL剪力键的钢-混组合桥面板进行了受力性能分析、参数分析及构造优化，并对优化得到的组合桥面板进行了静力分析，主要研究内容为： （1）结合已有研究成果及相关要求，确定了带剪力键曲线桥钢-混组合桥面板初始构造参数。在此基础上，建立了考虑整体效应影响的节段局部有限元分析模型，并将新型钢-混组合桥面板与原设计进行了对比分析。结果表明：新型组合桥面板各受力性能控制指标应力值有所增大，但其钢材用量减少了23.12％、焊缝数量减少了17.50%，充分显示了其良好的经济性与工程应用价值。 （2）通过参数分析确定了受力性能控制指标随构造参数的变化规律。结果表明：影响组合桥面板受力的主要是钢箱梁顶板厚度、剪力键横向间距、剪力键钢板厚度和混凝土厚度四个参数，而剪力键钢板高度对于组合桥面板的影响较小。此外，研究了无量纲参数截面钢混抗弯刚度比、组合桥面板长宽比变化对于组合桥面板受力的影响，建议截面钢混刚度比取值为1000左右，组合桥面板长宽比应大于2。 （3）运用DesignExpert软件建立了组合桥面板结构优化响应面模型，采用CCD试验设计方法，生成了25个试验设计点，经过拟合得到了回归方程并检验了优化模型的可靠性。通过多目标优化得到了3组优化设计方案，综合分析后给出了最终的优化设计结果，对比优化前后组合桥面板计算结果，表明优化效果良好。 （4）基于多目标优化设计得到的组合桥面板构造参数，建立了有限元精细化模型，分析了组合桥面板在正弯矩作用下的受力性能及混凝土强度、剪跨比、计算跨径对于组合桥面板承载能力的影响。结果表明：组合桥面板抗弯承载力高、刚度大；混凝土强度、剪跨比与计算跨径对于组合桥面板极限承载力影响显著。 |
| 作者： | 王彬先 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 贺拴海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
