原文传递
高速铁路空间刚架结构钢-混结合段力学行为研究
| 论文题名： | 高速铁路空间刚架结构钢-混结合段力学行为研究 |
| 关键词： | 空间刚架结构;钢-混结合段;力学行为;有限元方法;高速铁路 |
| 摘要： | 钢-混组合结构以其独特的力学优势而广泛应用于工程实践之中，而钢-混结合段又因为其内部构造和受力均较复杂、结合部位一般长度较小而截面宽大等原因，成为钢-混组合结构中难以采用常规梁单元理论进行分析的部位。此外，新型PBL剪力键在组合结构中的应用得到逐步推广，而相关的理论研究进展却相对缓慢，也是目前钢-混组合结构研究的重点和难点之一。 本文以某高速铁路空间刚架结构为工程背景，通过大比例节段模型试验和数值模拟相结合的方法，重点研究了横梁与侧墙连接的钢.混结合段的力学行为和传力机理，探讨了不同抗剪刚度和构造特点对结合段力学行为的影响。主要的研究内容与结论如下： 1)回顾了当前主要钢-混组合结构的发展历程，对比了世界各国在钢-混组合梁方面的主要研究成果，指出了不同国家在钢-混组合结构研究成果中的异同。 2)设计了大比例试验模型，进行了1.0P和1.7P两工况下的静载试验。在两荷载工况作用下，模型各测点应力水平普遍较低，材料的实测应力与设计强度相比相去甚远，结构设计有较大的安全储备，模型内PBL剪力键钢板和混凝土之间基本不存在相对滑移。 3)通过理论计算与实测数据对比，认为：空间刚架结构钢-混结合段传力的主要部位在上部结合段。该区域内，各构件的应力分布规律大致相同，均是以模型顶部为基点，随着距模型顶部距离的增加，应力水平呈递增趋势，应力总体表现为内侧受压、外侧受拉，且压应力水平显著高于拉应力；在下部侧墙区域，应力分布趋于均匀、缓和，应力峰值也有所回落，说明在经过结合段的过渡之后，应力已经基本扩散，分布也趋于均匀。 4)对有限元节点积分，得到了翼缘板和PBL剪力键承担的竖向荷载大小和占总荷载的比例，明确了各自在荷载传递过程中的贡献程度；并依此，分析了空间刚架钢-混结合段的横向和竖向荷载传递方式，给出了荷载传力路径。 5)通过对有限元模型的参数分析，认为在PBL剪力键设计合理的前提下，抗剪刚度对计算结果的影响不大；承压板的设置情况对应力的大小及分布有较大的影响，承压板设置的越少，钢板的应力水平越低，原本由承压板承担的部分荷载转由PBL剪力键承担，剪力键内混凝土榫的应力集中现象较显著，但混凝土整体应力水平有所降低。 6)给出了不同参数分析下，构件自身承担的荷载比，比较认为：钢-混结合段中，将剪力键与承压板配合使用，能够达到较佳的综合效果。 |
| 作者： | 苏小波 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李小珍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
