混合梁斜拉橋鋼混結(jié)合段受力性能的試驗(yàn)研究與理論分析.pdf

1、國(guó)內(nèi)外已建成和正在建設(shè)的大跨度混合梁斜拉橋數(shù)量很多,但每個(gè)斜拉橋的主梁鋼混結(jié)合段的設(shè)計(jì)和構(gòu)造細(xì)節(jié)都各不相同,國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)大跨度混合梁斜拉橋主梁鋼混結(jié)合段的設(shè)計(jì)均未給出詳盡的說(shuō)明,設(shè)計(jì)依據(jù)不明確。在鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)中,剪力連接件對(duì)鋼和混凝土這兩種性能差別較大的材料的協(xié)同工作具有重要作用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)剪力釘?shù)某休d能力和抗剪剛度做了大量的研究,但研究工作主要是針對(duì)設(shè)置單枚或多枚剪力釘?shù)脑嚰耐瞥鲈囼?yàn)進(jìn)行的,對(duì)剪力釘在主梁鋼混結(jié)合段中的受力性

2、能的研究較少。因此,分析主梁鋼混結(jié)合段中剪力釘、鋼板、混凝土三者之間的相互工作方式,研究混合梁斜拉橋主梁鋼混結(jié)合段的計(jì)算方法具有重要意義。
　　本文在國(guó)內(nèi)外進(jìn)行的大跨度混合梁斜拉橋主梁鋼混結(jié)合段試驗(yàn)和剪力釘承載能力及抗剪剛度試驗(yàn)的研究成果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了兩種構(gòu)造形式的主梁鋼混結(jié)合段縮尺模型試驗(yàn)和理論研究。將有限元分析結(jié)果和模型測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,分析表明有限元計(jì)算結(jié)果和模型試驗(yàn)結(jié)果吻合得較好,合理的有限元分析可以準(zhǔn)確的反映試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

3、的受力狀態(tài),根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果評(píng)判了實(shí)橋鋼混結(jié)合段設(shè)計(jì)的合理性。研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下:
　　1.對(duì)組合結(jié)構(gòu)常用的剪力釘設(shè)計(jì)和制作了單枚剪力釘型鋼混凝土試件,并進(jìn)行了推出試驗(yàn)。通過(guò)推出試驗(yàn),研究分析了推出試件中單枚剪力釘?shù)氖芰μ匦?、荷載-滑移規(guī)律和破壞機(jī)理,計(jì)算分析了單枚剪力釘?shù)目辜舫休d力及剪切剛度。在對(duì)組合結(jié)構(gòu)中鋼-混凝土界面的模擬方法進(jìn)行了研究后,建立了有限元分析模型,研究了剪力釘、鋼板、混凝土三者的相互作用機(jī)

4、理。根據(jù)推出試驗(yàn)結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析,表明合理的有限元計(jì)算可以準(zhǔn)確的計(jì)算出單枚剪力釘?shù)臉O限承載力和荷載-滑移曲線,彌補(bǔ)了以往剪力釘承載能力和剪切剛度只能通過(guò)推出試驗(yàn)得出的不足。
　　2.對(duì)南昌英雄大橋和武漢二七長(zhǎng)江大橋主梁鋼混結(jié)合段分別進(jìn)行了大比例的縮尺模型設(shè)計(jì)和制作,并進(jìn)行了試驗(yàn)。在模型試驗(yàn)中,對(duì)兩座橋的鋼混結(jié)合段試驗(yàn)?zāi)Ｐ头謩e進(jìn)行了正常使用荷載、設(shè)計(jì)極限荷載和超載三種工況的試驗(yàn),研究了在不同工況荷載作用下兩座橋梁鋼混結(jié)

5、合段的應(yīng)力分布情況和結(jié)合段的承載能力,分析了具有不同構(gòu)造形式的兩座橋梁主梁鋼混結(jié)合段的受力與變形性能。
　　3.在對(duì)鋼混結(jié)合段鋼-混凝土界面的有限元模擬方法進(jìn)行了研究后,對(duì)上述具有不同構(gòu)造形式的兩座橋梁主梁鋼混結(jié)合段試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了有限元分析,并將模型實(shí)驗(yàn)值和有限元計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比,分析表明有限元計(jì)算結(jié)果和模型試驗(yàn)結(jié)果吻合得較好,合理的有限元分析可以準(zhǔn)確的反映試驗(yàn)試件的受力狀態(tài)。
　　4.根據(jù)上述剪力釘推出試驗(yàn)和主梁鋼混結(jié)合段

6、的模型試驗(yàn)及有限元分析得出的結(jié)論,在不影響不同構(gòu)造形式的鋼混結(jié)合段的受力特性的基礎(chǔ)上,在本文的有限元分析中,分別對(duì)兩座橋梁的鋼混結(jié)合段進(jìn)行了簡(jiǎn)化,對(duì)簡(jiǎn)化后的分析模型進(jìn)行了非線性仿真計(jì)算,研究了鋼板和混凝土不同結(jié)合程度對(duì)鋼混結(jié)合段中剪力釘群的受力特性的影響,分析了鋼混結(jié)合段簡(jiǎn)化模型受力機(jī)理。
　　5.結(jié)合剪力釘推出試驗(yàn)和主梁鋼混結(jié)合段的模型試驗(yàn)及有限元分析得出的結(jié)論,研究了鋼-混凝土界面的滑移量對(duì)鋼混結(jié)合段抗彎、抗壓性能的影響,提出