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原文传递 RPC-NC叠合梁动力性能研究

论文题名：	RPC-NC叠合梁动力性能研究
关键词：	铁路叠合桥梁;叠合梁;活性粉末混凝土;普通混凝土;动力性能
摘要：	自从活性粉末混凝土(Reactive Power Concrete，RPC)问世以来，其以优良的力学性能吸引了众多专家和学者的眼球。经过数十年来的深入研究，对于RPC的制备原理、作用机理、静力学性能、耐久性能、耐高温性能等已有了初步的成果。考虑到制备RPC材料成本较高，而普通混凝土材料(Normal Concrete，NC)较低的力学性能，参考近年来实际工程中运用较多的叠合梁结构，本文采用RPC与NC的叠合梁结构。作为一种全新的叠合梁形式，RPC-NC叠合梁既克服了RPC梁的成本过高问题，也解决了NC梁因其较低力学性能而使用受到限制的问题。目前，对于RPC-NC叠合梁的研究探索尚处于萌芽阶段，尤其是迫于成本和时间的限制，对RPC材料在动力性能方面的研究甚少，有待进一步的挖掘与拓宽。本文选取跨度32m的时速160km/h客货共线铁路简支梁作为研究对象，利用ABAQUS软件建立有限元模型，用RPC替换原来受拉区的NC，并逐渐增大RPC的截面高度，组成不同RPC截面高度的RPC-NC叠合梁，对其动力性能进行探究性研究主要工作如下: 　　(1)运用ABAQUS有限元软件，建立32m普通混凝土简支梁的实体模型，并对其相关静力参数进行计算，得出的模型计算值与理论设计值相符合。　　(2)在建立的实体模型上，将下部受拉区的NC换成RPC，并逐步改变RPC截面的高度，组成不同RPC截面高度的RPC-NC叠合梁，分别求出它们的自振频率与模态，得出RPC-NC叠合梁的自振频率随着RPC截面高度的增加而增大。　　(3)对各叠合梁分别施加不同移动速度(36km/h、72km/h、100km/h和120km/h)的特种活荷载，利用ABAQUS软件计算梁跨中截面的静位移值，并通过理论公式计算各梁的跨中截面动位移，进而求出动力放大系数，分析各叠合梁RPC截面高度与各动力参数的关系。　　(4)对各叠合梁分别施加两种移动速度(36krn/h和72km/h)的多重货运列车荷载，利用MATLAB软件计算各梁在忽略车桥耦合作用与考虑车桥耦合作用两种情况下的跨中截面位移，并求出动力放大系数，与之前的各叠合梁在这两种度下的匀速移动荷载的动位移、放大系数的变化作对比，进而验证了理论公式计算各梁的跨中截面动位移的正确性与可行性。　　(5)对各叠合梁分别施加两种类型的冲击荷载，得到梁体的跨中挠度时程曲线、动力放大系数、跨中截面正应力时程曲线和梁体加速度时程曲线，研究分析冲击荷载作用下，不同RPC截面高度的RPC-NC叠合梁的抗冲击性能。　　通过以上分析，对于本文所选取的梁高为2.5m的预应力混凝土简支梁桥，当用RPC来逐步替代NC得到RPC-NC叠合梁时，叠合梁的整体动力性能与抗冲击性能均优于普通混凝土梁，且与RPC梁相比，两者的动力性能只有较小的差别。在实际的工程实践中，当普通混凝土梁的使用因为梁的截面高度、梁截面的形式而受到限制，采用RPC梁又将大幅度提高工程成本时，拥有良好性能的RPC-NC叠合梁可以成为工程梁结构的重要参考。
作者：	曹道武
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	季文玉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文