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分离式宽幅混合梁斜拉桥钢混结合段构造优化研究
| 论文题名： | 分离式宽幅混合梁斜拉桥钢混结合段构造优化研究 |
| 关键词： | 混合梁斜拉桥;钢混结合段;构造优化;受力性能;传力机制 |
| 摘要： | 混合梁斜拉桥自问世以来，历经了半个世纪的发展和改进。由于其稳定性好、跨越能力强、承载能力高以及经济效能优异，在国内外公路和铁路桥梁上得到了较为广泛的应用。主梁钢混结合段作为混合梁斜拉桥中材料特性和截面特征双重突变的关键部位，结构形式复杂多变，是设计和现场施工过程中最难把控的环节。目前，国内外对主梁钢混结合段相关的通用设计规范比较欠缺，因此研究结合段的受力特性和内力传递机制不仅具有理论意义，而且在工程应用上具有重要价值。本文以湖南省某市混合梁斜拉桥为工程依托，对分离式主梁钢混结合段的受力特性以及内力传递机制进行了研究，讨论了相关参数对结合段传力性能的影响并对其构造进行了优化。主要的研究内容及结论如下： （1）采用MIDAS CIVIL有限元软件建立双主梁全桥杆系模型，分析了斜拉桥施工阶段和后期运营阶段钢混结合段关键截面受力状况。结果表明：施工过程中，结合段内力呈现整体增大的趋势，最大正弯矩出现在二次张拉12#索工况；在后期运营阶段中，最大负弯矩和轴力同时出现在承载能力极限状态基本组合工况。 （2）运用 ABAQUS 有限元计算软件建立主梁钢混结合段局部实体模型，分析了结合段在最不利荷载工况作用下的应力分布规律和内力传递机制。计算结果表明：在最大负弯矩的作用下，除了局部位置出现应力集中，结合段整体应力水平较低，分布均匀，具有充足的安全储备。结合段传力性能良好，通过后承压板的挤压作用有46.39%的轴力直接传递至格室混凝土，顺桥向应力随着钢梁伸入混凝土梁段逐渐降低。最后通过与现场监测数据的对比分析，验证了局部模型的可靠性。 （3）基于结合段后承压板不产生变形的基本假定，建立了后承压板位置的力学计算模型并推导了钢梁和混凝土梁传递轴力的简化计算公式，最后与数值模拟计算结果比较。结果表明：轴力简化计算公式计算的结果偏大，但因其简便实用，可作为结合段承压板前期设计的依据。 （4）对主梁钢混结合段进行了构造参数优化分析，采用控制变量法，分析了改变后承压板厚度和钢箱梁顶底板厚度对结合段受力性能和传力机制的影响。研究结果表明：后承压板分担轴力的百分比随着其厚度的增大而增加，通常建议后承压板厚度在 20mm~50mm 较为合适；随着钢箱梁顶底板厚度的增大，结合段整体刚度也在提升，后承压板传递轴力的比例减小，顶底板厚度在20mm~35mm之间，结合段的受力能够得到明显的改善，传力更加均匀。 |
| 作者： | 钟福生 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张永水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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