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钢桁腹组合结构梁桥力学性能分析
| 论文题名： | 钢桁腹组合结构梁桥力学性能分析 |
| 关键词： | 组合梁桥;钢桁腹;混凝土;力学性能 |
| 摘要： | 本文以钢桁腹-混凝土组合梁为研究对象，对其基本力学性能、挠度计算理论、横截面剪滞效应及偏载效应等进行了系统的分析与研究工作，为钢桁腹-混凝土组合梁桥的推广应用提供理论基础。 采用有限元方法对钢桁腹-混凝土组合梁的基本力学性能进行分析与研究。结果表明，在荷载作用下，钢桁腹-混凝土组合梁的变形不能忽略剪切变形的影响;钢桁腹-混凝土组合梁的截面弯矩主要由混凝土顶、底板承担，剪力则主要由钢桁腹杆的竖向分力承担。 基于钢桁腹-混凝土组合梁的力学特性，结合换算薄壁箱梁法，推导了钢桁腹-混凝土组合梁的变形控制微分方程，并给出了典型边界条件与荷载工况下钢桁腹-混凝土组合梁挠度计算的理论公式;分析了宽跨比、悬翼比、宽高比等结构几何参数对理论公式的影响，给出了挠度理论公式的适用范围，并验证了该范围内理论公式的计算精度。对承受跨中集中荷载、两点对称荷载与均布荷载等三种典型荷载作用的钢桁腹-混凝土组合梁挠度进行了分析，并与有限元计算结果进行了比较分析，结果表明:本文推导的钢桁腹-混凝土组合梁挠度计算理论公式与有限元结果吻合较好，验证了本文假设的钢桁腹-混凝土组合梁理论计算模型的正确性与合理性。 分析了三种典型荷载作用下的剪滞效应特点;比较了不同结构体系下钢桁腹-混凝土组合梁的剪滞效应。计算结果表明，简支钢桁腹-混凝土组合梁桥在全桥范围内，混凝土顶、底板横向正应力均呈现不均匀分布的现象，部分截面出现负剪滞现象，不包含节点的断面在支座附近的剪滞效应比较明显;连续钢桁腹-混凝土组合梁，在均布荷载作用下，近中支座附近截面的负剪滞效应十分突出，在设计时需十分重视。基于剪滞效应的分析结果，计算了钢桁腹-混凝土组合梁的有效分布宽度，并与规范计算结果进行了比较。结果表明，采用规范法计算简支钢桁腹-混凝土组合梁的有效宽度比较保守。分析了宽跨比、宽高比、翼厚比等结构几何参数对钢桁腹-混凝土组合梁剪滞系数的影响，结果表明:宽跨比对钢桁腹-混凝土组合梁剪滞系数具有较大的影响，而宽高比和翼厚比对剪滞系数的影响不大。 对活载作用下钢桁腹-混凝土组合梁的正应力偏载效应进行了分析，结果表明，与普通混凝土箱梁相比，钢桁腹-混凝土组合梁的偏载效应显著，对此类梁进行抗扭设计时应对正应力偏载系数经验值适当放大。采用等效腹板法分析了钢桁腹-混凝土组合梁的偏载系数，并给出了等效板厚的计算公式，可为钢桁腹-混凝土组合梁的偏载效应研究提供参考。 |
| 作者： | 雷聪 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 万水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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