單箱多室波形鋼腹板組合箱梁橋彎曲扭轉(zhuǎn)性能研究.pdf

1、應(yīng)用薄壁結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)分析理論，推導(dǎo)了偏載作用下單箱多室波形鋼腹板組合箱梁的扭轉(zhuǎn)微分方程。忽略波形鋼腹板平面內(nèi)縱向剛度，以“等代框架”的力學(xué)模型，推導(dǎo)了單箱多室波形鋼腹板組合箱梁截面的畸變微分方程。完成了單箱多室波形鋼腹板PC組合箱梁的扭轉(zhuǎn)與畸變?cè)囼?yàn)，研究了其在偏心荷載作用下的力學(xué)性能，得到了頂?shù)装寤炷恋穆N曲正應(yīng)力及波形鋼腹板的附加剪應(yīng)力，驗(yàn)證了單箱多室波形鋼腹板組合箱梁扭轉(zhuǎn)與畸變效應(yīng)計(jì)算公式的適用性。
　　利用單箱多室波形鋼腹板組

2、合箱梁的扭轉(zhuǎn)與畸變計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行了關(guān)于偏載系數(shù)的理論分析，結(jié)合有限元模擬，探討了幾何參數(shù)對(duì)偏載系數(shù)的影響，得出影響單箱多室波形鋼腹板組合簡支箱梁偏載系數(shù)的主要因素是寬跨比。將單箱多室波形鋼腹板組合箱梁等效轉(zhuǎn)化為平面板梁模型，采用剛接梁法推導(dǎo)了單箱多室波形鋼腹板組合箱梁荷載橫向分布計(jì)算公式，采用剛性橫梁法推導(dǎo)了彎矩橫向分布及剪力橫向分布計(jì)算公式。完成了單箱多室波形鋼腹板PC組合箱梁荷載橫向分布試驗(yàn)研究，并將試驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

3、對(duì)比結(jié)果表明:采用剛接梁法計(jì)算單箱多室波形鋼腹板箱梁的撓度橫向分布與彎矩橫向分布具有較高的計(jì)算精度，且偏于安全，不適用于計(jì)算剪力橫向分布;采用剛性橫梁法計(jì)算荷載橫向分布具有較高精度，撓度、剪力橫向分布的結(jié)果偏于保守，彎矩橫向分布的結(jié)果精度最高;基于無中橫隔梁推導(dǎo)的剛接梁法與剛性橫梁法計(jì)算公式同樣適用于有中橫隔板的單箱多室波形鋼腹板箱梁的撓度橫向分布計(jì)算。試驗(yàn)結(jié)果揭示了單箱雙室波形鋼腹板PC組合箱梁彎矩、支反力的橫向分布沿梁跨徑的變化規(guī)律

4、。綜合考慮單箱多室波形鋼腹板PC組合箱梁的荷載橫向分布計(jì)算結(jié)果及偏載系數(shù)的有限元計(jì)算結(jié)果，基于最小二乘法原理得到荷載橫向分布與偏載系數(shù)的函數(shù)關(guān)系式，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合剛性橫梁法提出了計(jì)算偏載系數(shù)的簡化方法。
　　完成了單箱多室波形鋼腹板PC組合箱梁抗彎極限承載力試驗(yàn)，揭示了單箱多室波形鋼腹板PC組合箱梁彎曲作用下全過程正截面受力和變形的變化規(guī)律:開裂階段，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量及波形鋼腹板的應(yīng)變幾乎為零，受拉邊緣混凝土的拉應(yīng)變臨近極限拉應(yīng)

5、變，拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度;屈服階段，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量及波形鋼腹板的應(yīng)變很小，普通鋼筋拉應(yīng)力達(dá)到其屈服強(qiáng)度;極限狀態(tài)時(shí)，壓區(qū)混凝土抗壓強(qiáng)度被耗盡，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增加至超過其屈服強(qiáng)度，波形鋼腹板逐漸被拉平，應(yīng)力達(dá)到其屈服強(qiáng)度。針對(duì)單箱多室波形鋼腹板PC組合箱梁彎曲作用全過程各階段正截面受力和變形的變化特點(diǎn)，推導(dǎo)了其各階段正截面承載力計(jì)算公式，與試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果精度較高。各階段正截面承載力計(jì)算結(jié)果表明:對(duì)于單箱多室波形鋼腹

6、板PC組合箱梁中波形鋼腹板的抗彎貢獻(xiàn)，在開裂階段時(shí)可不計(jì)入，屈服階段占總彎矩的10％左右，極限階段達(dá)到總彎矩的35％左右，因此，屈服階段及極限階段應(yīng)考慮波形鋼腹板的抗彎貢獻(xiàn)。
　　通過對(duì)單箱多室波形鋼腹板PC組合連續(xù)箱梁橋——衛(wèi)河橋的扭轉(zhuǎn)與畸變效應(yīng)分析、偏載系數(shù)計(jì)算及成橋荷載試驗(yàn)，驗(yàn)證了單箱多室波形鋼腹板組合箱梁扭轉(zhuǎn)與畸變效應(yīng)計(jì)算公式、偏載系數(shù)簡化計(jì)算方法的適用性，得到了單箱多室波形鋼腹板PC組合連續(xù)箱梁橋偏載系數(shù)沿跨徑的變化規(guī)律