大跨度斜拉橋索塔錨固區(qū)結(jié)構(gòu)行為與模型試驗研究.pdf

1、近年來，超大跨徑斜拉橋在我國各地大量興起。索塔錨固區(qū)是斜拉橋中的關(guān)鍵部位，受力比較復(fù)雜。隨著跨度的增加，斜拉索的設(shè)計噸位已達(dá)到了“千噸”級的水平，使得索塔錨固區(qū)的受力越來越大。因此，斜拉橋索塔錨固區(qū)節(jié)段受力性能分析的探討一直以來受到橋梁界的矚目。本文在收集國內(nèi)外相關(guān)資料和深入分析已有研究成果的基礎(chǔ)上，以金塘大橋索塔錨固區(qū)為背景，結(jié)合模型試驗，對斜拉橋索塔錨固區(qū)鋼混組合結(jié)構(gòu)剪力鍵選型、拉索錨固結(jié)構(gòu)傳力機(jī)理、實用計算方法展開研究，主要研究內(nèi)

2、容如下：
　　 1、首次提出在索塔錨固區(qū)鋼混組合結(jié)構(gòu)使用新型PBL剪力鍵(帶孔鋼板剪力連接件)，采用試件中部設(shè)計加載梁傳力裝置的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的推出試驗方法，對兩類共計6組鋼混組合結(jié)構(gòu)剪力鍵模型(栓釘和PBL)進(jìn)行破壞試驗。研究了兩者的抗剪承載力、破壞形態(tài)及其內(nèi)力分布規(guī)律，通過本文定義的方法獲得了兩類剪力連接件的抗剪剛度，并與日本鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(JSSC)定義的方法進(jìn)行了對比，考察了試件在荷載作用下的位移響應(yīng)。試驗結(jié)果表明，PBL剪力

3、鍵比栓釘在鋼混組合結(jié)構(gòu)之間具有更高的抗剪承載力。
　　 2、在彈塑性變形理論基礎(chǔ)上，對鋼混組合結(jié)構(gòu)結(jié)合面粘結(jié)應(yīng)力分布函數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)，建立了索塔錨固區(qū)鋼混組合結(jié)構(gòu)剪力鍵的荷載-滑移本構(gòu)方程。基于最小二乘法的基本原理編制了相應(yīng)的MATLAB程序，對實測數(shù)據(jù)曲線擬合得到剪力連接件非線性剪切剛度，同時給出了相應(yīng)的計算公式。提出了如何模擬剪力鍵滑移效應(yīng)的詳細(xì)方法，在此基礎(chǔ)上，對不同混凝土強(qiáng)度、栓釘間距、PBL孔洞直徑、貫通鋼筋直徑和鋼肋條

4、厚度下的剪力鍵試件進(jìn)行單因素的拓展參數(shù)分析，研究各影響因素對索塔錨固區(qū)鋼混組合結(jié)構(gòu)剪力鍵受力性能的影響。
　　 3、以金塘大橋索塔錨固區(qū)首次采用的拉索錨固結(jié)構(gòu)為背景，對其進(jìn)行足尺模犁試驗研究。在加載系統(tǒng)上，設(shè)計拉索錨固臺座加載系統(tǒng)，克服了以往反力架對加載空間要求大的困難。對索塔錨固區(qū)鋼錨梁-鋼牛腿組合傳力結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載、斷索和超載等多種狀態(tài)下進(jìn)行了模擬，揭示了不同工況下塔壁混凝土和拉索錨固結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明鋼錨梁-

5、鋼牛腿組合結(jié)構(gòu)有很大的安全貯備，同時驗證了在索塔錨固區(qū)鋼混組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用新型PBL剪力鍵的可行性。
　　 4、基于鋼混組合結(jié)構(gòu)剪力鍵荷載-滑移本構(gòu)方程，對索塔錨固區(qū)拉索錨固結(jié)構(gòu)受力行為進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了塔壁混凝土、鋼錨梁、鋼錨箱及鋼牛腿各部位應(yīng)力分布規(guī)律，數(shù)值結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好，理論計算模式能夠反映結(jié)構(gòu)實際受力狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)值結(jié)果和試驗結(jié)果對鋼錨梁-鋼牛腿組合結(jié)構(gòu)的傳力機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　 5、為了便于工程應(yīng)用和