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原文传递钢混组合结构现浇带力学性能研究

论文题名：	钢混组合结构现浇带力学性能研究
关键词：	钢混组合结构;现浇带;承载力;有限元;计算公式;疲劳性能
摘要：	现浇带作为装配式桥梁桥面板施工的重要环节，因其新旧混凝土结合面部位受力复杂，传力不均成为最容易出现病害的部位。现浇带的施工质量直接影响桥面板施工的质量和速度。本文针对T梁桥面板现浇带的受力特点，设计了一种钢混组合结构桥面板现浇带形式，并在钢-混凝土组合结构中，进行了正弯矩作用下T梁桥面板抗弯性能的试验研究和有限元分析，并优化了其设计参数，研究了钢混组合结构现浇带的理论承载力计算公式，研究了钢混组合现浇带的疲劳性能，主要工作和结论如下：　　(1)通过桥面板在荷载作用下的受弯试验，比较了传统T梁桥面板现浇带和钢混组合结构T梁桥面板现浇带在荷载作用下结构抗弯承载力、变形、破坏模式、接缝受力性能的不同。结果表明，传统现浇带的开裂荷载25KN，破坏荷载为148KN；钢混组合结构现浇带开裂荷载58KN,破坏荷载178KN。相较于传统现浇带，钢混组合结构桥面板现浇带的承载力提升了20%，开裂荷载提升了132%，传统现浇带初裂荷载约为破坏荷载的17%，钢混组合结构现浇带的初裂荷载约为破坏荷载的30%，钢混组合结构现浇带受力性能优于传统桥面板现浇带。　　(2)通过使用粘聚力模型模拟现浇带区域，采用法向硬接触、切向摩擦的方式模拟钢与混凝土的结合界面，建立传统现浇带和钢混组合结构现浇带有限元模型，模拟试验加载直至试件破坏全过程。将有限元模拟结果与试验数据进行对比，结果表明有限元模拟结果得到的荷载位移曲线，试件破坏全过程与试验结果吻合良好，表明有限元模型可以有效模拟试验全过程，证明了其适用性。　　(3)通过有限元软件进行参数分析，探究钢混组合结构现浇带在抗剪连接件直径，抗剪连接件间距，钢板厚度，钢板材料强度变化时对其开裂荷载和极限承载力的影响，并优化结构设计组合。结果表明在栓钉直径0d?3.6d，采用15mm栓钉直径，钢板厚度为8mm，钢材强度为Q390时能在最大化利用材料的同时使结构的受力性能达到最佳状态。进行优化设计组合梁后，组合梁的开裂荷载提升了25%，极限承载力提升了12.4%。　　(4)研究了环形搭接钢筋形式的传统现浇带的理论承载力计算公式和钢混组合结构现浇带在完全抗剪连接和部分抗剪连接时结构的极限承载力理论计算公式，并将理论计算结果与试验数据及有限元计算结果进行比较，发现理论计算结果略小于试验及有限元数据，但总体误差不超过10%，证明其具有良好的适用性。　　(5)研究了传统现浇带和钢混组合结构现浇带的疲劳性能，通过Fe-safe软件模拟了传统现浇带和钢混组合结构现浇带在相同荷载幅下的疲劳寿命。结果表明，相较于传统现浇带，钢混组合现浇带的接缝区域更不易发生疲劳破坏，传统现浇带的钢筋疲劳寿命约为74万次左右，钢混组合结构现浇带钢筋疲劳寿命大于100万次，其疲劳性能优于传统现浇带，且钢混组合结构现浇带最终疲劳破坏模式为栓钉剪切破坏。
作者：	张瀚文
专业：	建筑与土木工程
导师：	邓华;向中富
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022