預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁橋力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以一種適用于中小跨徑的新結(jié)構(gòu)形式—預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁橋?yàn)檠芯繉?duì)象，介紹了其相對(duì)于裝配式混凝土組合梁的優(yōu)勢(shì)。簡(jiǎn)述了預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁橋的工廠預(yù)制化生產(chǎn)過(guò)程和現(xiàn)場(chǎng)裝配流程。對(duì)其考慮剪切變形影響的撓度計(jì)算、剪力滯效應(yīng)和局部焊縫的疲勞性能進(jìn)行了研究。
　　對(duì)預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁截面正應(yīng)力和腹板剪應(yīng)力的分布規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了在集中荷載、均布荷載和對(duì)稱荷載作用下考慮剪切影響的撓度計(jì)算公式。建立了3

2、0m簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁的有限元模型。對(duì)比了有限元模型和理論公式計(jì)算撓度的差值，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，有限元和理論公式計(jì)算結(jié)果差值不超過(guò)5％，驗(yàn)證了理論計(jì)算公式的準(zhǔn)確性。分析了高跨比和寬高比兩個(gè)參數(shù)變化時(shí)，剪切變形對(duì)撓度影響程度的變化規(guī)律。給出了撓度計(jì)算時(shí)不考慮剪切變形影響的跨高比限值為20。
　　采用能量變分法和有限元對(duì)預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了研究。選取剪力滯附加撓度作為廣義位移函數(shù)，三次拋物線作為

3、翹曲位移函數(shù)，給出了在集中荷載和均布荷載作用下剪力滯系數(shù)的計(jì)算公式和截面應(yīng)力分布計(jì)算公式。計(jì)算方法把初等梁理論和剪力滯效應(yīng)分開(kāi)考慮，計(jì)算原理清晰明確，求解簡(jiǎn)單。采用理論公式和有限元計(jì)算了頂板和底板剪力滯系數(shù)和沿橋縱向的分布規(guī)律。計(jì)算了高跨比、寬跨比、懸翼比對(duì)剪力滯效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，在計(jì)算工況下，最大剪力滯系數(shù)不超過(guò)1.2。以影響最為顯著的寬跨比為自變量，用回歸法給出了跨中截面最大剪力滯系數(shù)的計(jì)算公式。基于剪力滯系數(shù)計(jì)算結(jié)果，給出預(yù)制

4、拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁的有效分布寬度。采用中國(guó)、加拿大、日本規(guī)范對(duì)其有效分布寬度進(jìn)行了計(jì)算，和有限元以及理論公式計(jì)算結(jié)果的對(duì)比表明規(guī)范的計(jì)算偏于保守。
　　建立了預(yù)制拼裝波形鋼腹板組合鋼箱梁橋的全橋有限元模型，同時(shí)建立了簡(jiǎn)單模擬焊縫的局部區(qū)域子模型。在計(jì)算關(guān)注點(diǎn)縱向、橫向影響線的基礎(chǔ)上，采用Matlab模擬了疲勞車加載過(guò)程，得出了關(guān)注焊縫的疲勞車最不利加載位置。在確定適用網(wǎng)格尺寸和外推方法的基礎(chǔ)上，用有限元求得了最不利位置的熱點(diǎn)