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原文传递公路混凝土槽形梁受力性能与设计计算方法研究

论文题名：	公路混凝土槽形梁受力性能与设计计算方法研究
关键词：	公路混凝土槽形梁桥;竖向荷载;比拟板法;行车道板;横向弯矩;有限元计算
摘要：	混凝土槽形梁是一种由行车道板和两侧边梁组成的整体受弯构件，多用于铁路及城市轨道交通桥梁中，具有桥梁建筑高度低、安全防护性能好、隔音降噪等优点。研究公路及城市跨线混凝土槽形梁桥，可以为公路中等跨径低建筑高度混凝土梁桥建设提供更多的工程选择。　　本文以公路混凝土槽形梁桥为研究对象，通过桥梁设计理论研究、结构分析及有限元计算等方法，在混凝土槽形梁分析理论和计算方法等方面展开了探讨。　　研究提出了分析混凝土槽形梁在竖向荷载作用下的比拟板法，即将混凝土槽形梁视为具有边梁的弹性矩形薄板（比拟板），考虑边梁的挠曲和扭转，运用功的互等定理，推导出比拟板的挠曲面方程，进而求得行车道板的挠度和内力表达式。基于比拟板理论，分析得到公路混凝土槽形梁在竖向荷载作用下的受力与宽跨比、边梁与行车道板的抗弯刚度比和抗扭刚度比有关，建议槽形梁边梁与行车道板的抗弯刚度比宜大于10，抗扭刚度比宜大于0.6，这为公路混凝土槽形梁截面设计尺寸的合理选取提供了理论依据。　　采用比拟板理论对实心矩形截面行车道板槽形梁的内力分布特点进行了研究，提出采用单梁法进行槽形梁纵向弯矩计算时，可按照具有大边梁的刚接板法计算的荷载横向分布系数进行活载弯矩分配;计算行车道板横向弯矩时，荷载分布宽度可按照《公路桥规》(JTG D62-2004)计算。　　通过分析横向加劲行车道板槽形梁的受力特点，提出公路混凝土槽形梁行车道板横向加劲肋的影响范围主要与加劲肋的尺寸以及两边梁间距有关，从行车道板横向受力角度考虑，建议矩形截面混凝土横向加劲肋间的纵向距离不宜小于3.5m，肋宽宜小于0.6m。　　端横梁是公路混凝土槽形梁重要的受力构件，其内力的准确计算十分重要，对已有的铁路槽形梁端横梁承受的荷载分布模式进行了修正，引入了端横梁尺寸效应修正系数，提出了公路荷载作用下端横梁横向最不利弯矩的计算方法。通过端横梁截面尺寸的参数化分析，建议端横梁高度宜大于等于行车道板厚度，端横梁长度宜大于等于行车道板厚度与端横梁高度之和。　　针对边梁中纵向预应力作用对梁端行车道板横向受力产生不利影响的问题进行研究，结果表明，边梁的竖向倾角和翼缘的朝向对纵向预应力钢束在梁端行车道板中产生的横向拉应力基本无影响，但预应力钢束在边梁中的竖向位置对梁端行车道板的横向拉应力影响较大，预应力钢束越靠近行车道板截面下缘布置，在行车道板中产生的横向拉应力越大，适当的增加纵向预应力钢束在梁端水平线段的长度可以作为减小此横向拉应力的方法之一，梁端行车道板中的剥裂力与纵向预应力的大小、锚固偏心率、锚固位置与行车道板截面横轴的竖向距离有关。
作者：	马莹
专业：	土木工程;桥梁与隧道工程
导师：	叶见曙
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文