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波形钢腹板组合箱梁翼板有效宽度取值问题的理论研究
| 论文题名： | 波形钢腹板组合箱梁翼板有效宽度取值问题的理论研究 |
| 关键词： | 波形钢腹板组合箱梁;有效宽度;有限元分析;承载能力 |
| 摘要： | 相比较传统的预应力混凝土箱梁,体外预应力波形钢腹板组合箱梁具有结构自重降低,同比减少25％~30%,结构抗震性能好、外型美观、节省建筑材料等诸多优点。因为波形钢腹板组合箱梁充分体现出了钢-混凝土组合梁的优点,尤其对于重荷、大跨度桥梁等要求梁截面高度低的桥梁更突显出它的优势。波形钢腹板组合箱梁具有较大的应用范围,适合在工程中较为普遍的推广和应用。 对于波形钢腹板组合箱梁设计来说,合理确定混凝土翼板的有效宽度是十分关键的。它的取值直接影响到其承载力及挠度计算。由于混凝土翼缘上剪力滞的影响,纵向应力随着离梁肋的距离增加而减小。而现今的桥梁规范通常采用定义“有效宽度”来解决这个问题,从而填补了我国规范在计算箱梁翼缘有效宽度方面的空白,而且对有效宽度的使用环境进行了规定,对实际设计起到建设性作用。 有效宽度的概念是针对受弯构件的受“压”翼缘提出的。承载能力极限状态对结构进行承载能力计算时,弯效应考虑有效宽度,压效应不考虑有效宽度。正常使用极限状态对结构的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算时不考虑有效宽度。使用阶段横截面混凝土法向压应力计算时,弯效应考虑有效宽度,压效应不考虑有效宽度。但是规范中对箱梁的翼板有效宽度取值是否同样适用于波形钢腹板这种特殊结构还有待考证。另外,影响有效宽度取值的因素诸多复杂,由于技术资金等方面的问题,以前对波形钢腹板的有效宽度难以进行全面深入的精确研究。 本文以静力试验研究为出发点,综合波形钢腹板组合箱梁的结构特征,通过观察并剖析模型在每个受力阶段的监测数据诸如变形性能、控制截面应变等,进而总结了波形钢腹板组合箱梁翼板的应力及应变分布特点。针对上述情况,正文采用有限元分析软件 ANSYS数值模拟了模型的受力-变形始末,能够为深入分析提供依据。为了全面合理地分析不同参数对波形钢腹板组合箱梁混凝土翼板有效宽度的影响,本文确定了诸多不同波形钢腹板组合箱梁模型,以不同结构体系、荷载类型、箱梁几何参数的变化等指标为参数,以便较为系统地探讨有效宽度的取值问题。 最后本文在比较规范对波形钢腹板组合箱梁有效翼缘宽度取值的基础上,根据有限元模拟分析的系列结果提出了在实际设计中采用现行桥规来计算波形钢腹板组合箱梁的混凝土翼缘有效分布宽度是偏于安全的,可供工程计算参考。 |
| 作者： | 柴永飞 |
| 专业： | 桥梁与隧道 |
| 导师： | 刘世忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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