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原文传递组合-混合梁斜拉桥结合段传力特性及承载力研究

论文题名：	组合-混合梁斜拉桥结合段传力特性及承载力研究
关键词：	组合-混合梁斜拉桥;塔梁同步施工;结合段;传力机制;连接件;承载能力
摘要：	组合-混合梁斜拉桥采用一种独特的设计，其边跨部分由混凝土梁构成，中跨部分使用组合梁。通过钢-混凝土结合段将组合梁和混凝土梁连接在一起，形成一种特殊的斜拉桥结构。这种设计的斜拉桥跨中具有较小的自重，因此相较于其他斜拉桥具有更大的跨度和更出色的受力性能，被广泛应用于国内外桥梁工程项目中。而结合段作为连接组合梁与混凝土梁的关键部件，其传力机制相当复杂，主要是连接处的材料和结构的不连续性，可能产生明显的高应力区域。因此，在混合梁桥的设计中，应格外关注结合段的受力情况。本文依托某高速上某座组合-混合梁斜拉桥，对全桥施工状态下结合段位置处的内力变化进行了分析，并通过数值模拟方法对结合段的传力机制以及结合段钢格室内剪力连接件的承载能力进行了深入研究。研究成果和结论如下：　　（1）运用有限元分析软件Midas/Civil，构建了全桥模型，计算并提取了塔梁同步施工模式下结合段位置处的截面内力。结果表明：混合梁斜拉桥在该施工模式下，结合段受力平稳，内力并未出现较大波动，说明塔梁同步施工方法用于组合-混合梁斜拉桥是可行的。　　（2）利用ABAQUS软件创建了钢-混凝土结合段的局部模型，并施加了施工阶段出现的最不利荷载组合。通过分析结构的整体变形、内力和承压板的传力方式，对设计的合理性进行验证，并深入探讨结合段的传力机制。研究得出以下结论：结合段的整体变形较为平稳，没有出现显著的突变。整个结构的受力分布相对均匀，虽然局部存在应力集中现象，但未超过屈服强度。在结合段传力过程中，组合梁桥面板的轴力占比较高，约为65%，而组合梁面板和混凝土的占比约为35%。　　（3）提取了结合段一标准钢格室，对钢格室内组合剪力连接件以及由组合连接件拆分出来的栓钉连接件和PBL连接件进行精细化建模，并考虑连接件的材料非线性和接触非线性，对三种连接件抗剪全过程的力学特性进行了分析。同时，通过调节连接件混凝土强度、开孔板厚度、开孔板开孔孔径、贯穿钢筋强度，深入了解影响连接件承载能力的主要因素。得出主要结论如下：三种剪力连接件中，栓钉连接件的承载能力相对较小，组合连接件次之，PBL连接件的承载能力最大，但栓钉连接件拥有良好的抗拉拔能力，在抵抗钢格室顶、底板挠曲变形中发挥了一定作用，在达到极限承载力时，栓钉发生破坏而混凝土破坏不明显。PBL连接件拥有较大的承载能力，但底板挠曲比较明显，结构最终失效阶段，混凝土榫全部发生剪断，钢格室混凝土也大量被压碎，但贯穿钢筋并未屈服。组合连接件综合了两者优势，虽然承载能力只有PBL连接件的93%左右但破坏现象相对较轻。此外，通过对连接件进行参数分析，发现增大连接件中混凝土强度、开孔板厚度、开孔板开孔孔径以及贯穿钢筋直径对提高连接件的承载能力有一定的影响。
作者：	张浚华
专业：	土木工程
导师：	徐勇;杜柏松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023