【摘要】：波形鋼-混凝土組合橋面板是基于鋼-混組合結(jié)構(gòu)發(fā)展而來的新型結(jié)構(gòu)形式,其相比傳統(tǒng)鋼筋混凝土板自重更輕且能充分發(fā)揮鋼和混凝土兩種材料特性,相比于鋼橋面板(正交異性板)有更好的抗疲勞性能。但對(duì)這種新型結(jié)構(gòu)的研究尚未完善,為了探究帶PBL剪力連接件的波形鋼-混凝土組合橋面板受力性能,改善組合橋面板鋼-混界面間隙量過大的現(xiàn)狀,將波型鋼-混凝土組合橋面應(yīng)用于實(shí)際工程中。利用有限元仿真模擬,對(duì)PBL剪力連接件、波形鋼-混凝土組合橋面板進(jìn)行分析。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)利用通用有限元軟件ANSYS Workbench對(duì)PBL剪力連接件的推出試驗(yàn)進(jìn)行有限元模擬分析。探討分析PBL剪力連接件的厚度、孔徑大小、開孔數(shù)目、材料強(qiáng)度、橫向貫穿鋼筋等因素對(duì)其受力特性的影響。分析表明,PBL剪力連接件的開孔可以明顯提高其承載能力,減少界面間滑移量,增強(qiáng)鋼、混凝土兩種材料的協(xié)同工作能力;PBL剪力連接件抗滑極限荷載與孔數(shù)正相關(guān),但其增加的幅度呈減小趨勢(shì);PBL剪力連接件中的混凝土榫將在相對(duì)于極限荷載較小的作用下逐漸開始破壞,PBL剪力連接件孔徑增加不能明顯提高混凝土榫的破壞荷載。(2)利用通用有限元軟件ANSYS Workbench對(duì)不同跨徑的波形鋼-混凝土組合橋面板進(jìn)行有限元受力分析,重點(diǎn)研究其荷載-滑移性能、鋼-混界面間隙量、抗彎承載能力。得出在波形鋼-混凝土組合橋面板的波形鋼邊緣和波峰處置處加入栓釘,能夠很好的解決組合橋面板跨中位置處鋼板掀起問題,同時(shí)栓釘?shù)募尤肽軌蛱岣呓M合橋面板的抗彎、抗滑移限承載能力,降低界面間的滑移量。(3)借鑒壓型鋼板-混凝土組合板承載能力計(jì)算公式、鋼板-混凝土組合橋面板抗彎承載力計(jì)算公式,提出適用于本文研究的波形鋼-混凝土組合橋面板的抗彎承載能力理論計(jì)算公式。計(jì)算表明,該公式和有限元計(jì)算結(jié)果有良好的吻合度,并且隨著跨徑的增大吻合度呈提高趨勢(shì),可以為實(shí)際工程計(jì)算提供參考。(4)根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》和實(shí)際應(yīng)用需要,對(duì)波形鋼-混凝土組合橋面板提出2個(gè)綜合優(yōu)化目標(biāo),利用ANSYS Workbench平臺(tái)響應(yīng)面優(yōu)化模塊和參數(shù)相關(guān)性模塊對(duì)波形鋼-混凝土組合橋面板進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。選取MOGA迭代算法(多目標(biāo)遺傳算法)得到滿足約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)比設(shè)計(jì)指標(biāo)優(yōu)化前后的變化,表明優(yōu)化效果良好。
【圖文】：

一[1]。傳統(tǒng)的橋面板結(jié)構(gòu)通常采用鋼筋（或預(yù)應(yīng)力）混凝土橋面板、鋼橋面板（正交異性板）。它們都存在著各自的突出問題，如鋼筋混凝土橋面板因塑性收縮、溫度收縮、荷載、疲勞等原因而引起的各種形式的裂縫、混凝土剝落問題，如圖 1.1；鋼橋面板因其構(gòu)造復(fù)雜在加勁肋處和焊縫處產(chǎn)生的疲勞裂縫，如圖 1.2 所示，都將嚴(yán)重影響到橋面板的適用性和耐久性。盡管從上個(gè)世紀(jì) 60 年代起，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)因其具有充分發(fā)揮兩種材料的性能和便于施工的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，，但隨著鋼結(jié)構(gòu)橋梁體系的簡(jiǎn)化，橋梁主梁數(shù)目朝著逐漸減少的趨勢(shì)發(fā)展，兩根主梁的形式已經(jīng)成為新建中小跨徑鋼梁橋中的主流。這要求橋面板需具有更小的自重和更大的跨越能力。不僅如此，在面對(duì)當(dāng)下嚴(yán)重的超載現(xiàn)象時(shí)傳統(tǒng)的橋面板加固方法如粘貼加固、增大構(gòu)件截面和配筋加固、體外預(yù)應(yīng)力加固等方法，存在著加固后不能提升荷載通行等級(jí)，而且施工周期長，施工空間大，維修費(fèi)用高等問題[2]。這些問題使得傳統(tǒng)形式的橋面板在實(shí)際運(yùn)用中不能很好地滿足使用要求。

圖 1.2 鋼橋面板疲勞裂縫鋼-混凝土組合橋面板的發(fā)展簡(jiǎn)述紀(jì) 60 年代，日本、歐美等國對(duì)壓型鋼板-混凝土組合板做了大量針對(duì)結(jié)、極限承載力、抗剪性能等方面的試驗(yàn)研究，得到一些經(jīng)驗(yàn)公式，并筑中。壓型鋼-混凝土組合板在實(shí)際運(yùn)用中起到永久性底模和臨時(shí)施可以通過鋼板上壓出凹凸不平的齒槽、勁性栓釘、不同的槽紋、焊接板與混凝土的粘結(jié)性能，從而使組合板能夠充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢(shì)鋼板能夠部分或全部代替混凝土板中的受力鋼筋，這樣既節(jié)約了鋼筋筋的制作及安裝費(fèi)用。壓型鋼-混凝土組合板在房屋建筑中的良好的凝土組合橋面板的形成和發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2676337