波形鋼腹板組合箱梁腹板受力分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、波形鋼腹板混凝土組合箱梁是將較厚的混凝土腹板用波形鋼腹板取代，從而形成一種受力更加合理的箱梁。因波形鋼腹板組合箱梁腹板的手風(fēng)琴效應(yīng)，使腹板縱向剛度減小，以致腹板縱向應(yīng)力很小。本文采取理論、有限元和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，深入系統(tǒng)地研究了波形鋼腹板箱梁腹板的縱向等效剛度和縱向受力情況，并與箱梁上下緣混凝土縱向應(yīng)力對(duì)比分析，主要工作和研究成果如下：
　　（1）首先對(duì)波形鋼腹板基于單位力法，理論推導(dǎo)波形鋼腹板縱向等效剛度的計(jì)算公式，從而分析國(guó)

2、內(nèi)外幾座波形鋼腹板梁橋腹板的縱向等效剛度之比，結(jié)果表明波形鋼腹板縱向剛度遠(yuǎn)小于等截面直鋼腹板的縱向剛度，使得很大程度提高了預(yù)應(yīng)力的作用效率，減少體外預(yù)應(yīng)力束的布置。
　　（2）在不考慮頂?shù)装寤炷两Y(jié)構(gòu)與鋼腹板的相對(duì)滑移的基礎(chǔ)上，利用等效剛度計(jì)算時(shí)腹板的受力分析，將波形鋼腹板分解為直腹板段和斜腹板段的矩形長(zhǎng)薄板，并賦予適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，基于矩形薄板彎曲理論和矩形薄板作用集中力的圣維南原理，利用三角級(jí)數(shù)計(jì)算方法，推導(dǎo)出波形鋼腹板縱向受力

3、公式。
　?。?）根據(jù)鋼腹板縱向受力計(jì)算公式計(jì)算模型的腹板受力情況，結(jié)合有限元 Ansys建立相應(yīng)的有限元模型進(jìn)行對(duì)比分析；結(jié)果表明：首先當(dāng)腹板兩端單獨(dú)作用相等集中力時(shí)，兩端縱向應(yīng)力最大（縱向應(yīng)力與翼緣混凝土縱向應(yīng)力之比約等于彼此彈性模量比），其最大應(yīng)力很快衰減到最小并趨向于0；其次當(dāng)腹板兩邊作用均布彎矩時(shí)，在腹板寬度方向的中部（ x=0），直腹板表面彎曲應(yīng)力沿腹板高度先增大后減小，在腹板高度1/4處趨于穩(wěn)定，由于斜腹板在寬度方向

4、的中部彎矩作用應(yīng)力為0，則只表現(xiàn)出腹板兩端作用集中的縱向應(yīng)力。最后由于有限元計(jì)算結(jié)果與理論推導(dǎo)吻合良好，應(yīng)用有限元分析波形鋼腹板變參數(shù)對(duì)直腹板縱向彎曲應(yīng)力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，直腹板中部最大彎曲應(yīng)力隨腹板厚度增加呈線性增加，而隨直腹板寬度和波高增加而呈曲線減小。
　?。?）根據(jù)試驗(yàn)梁所測(cè)數(shù)據(jù)與相應(yīng)有限元模型和理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證波形鋼腹板理論推導(dǎo)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。首先計(jì)算試驗(yàn)梁腹板的等效剛度，其縱向等效剛度大于一般實(shí)例中波