【摘要】：波形鋼-混凝土組合橋面板是基于鋼-混組合結構發(fā)展而來的新型結構形式,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。但對這種新型結構的研究尚未完善,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-混凝土組合橋面應用于實際工程中。利用有限元仿真模擬,對PBL剪力連接件、波形鋼-混凝土組合橋面板進行分析。論文的主要研究內容如下:(1)利用通用有限元軟件ANSYS Workbench對PBL剪力連接件的推出試驗進行有限元模擬分析。探討分析PBL剪力連接件的厚度、孔徑大小、開孔數(shù)目、材料強度、橫向貫穿鋼筋等因素對其受力特性的影響。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,但其增加的幅度呈減小趨勢;PBL剪力連接件中的混凝土榫將在相對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對不同跨徑的波形鋼-混凝土組合橋面板進行有限元受力分析,重點研究其荷載-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算公式、鋼板-混凝土組合橋面板抗彎承載力計算公式,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算公式。計算表明,該公式和有限元計算結果有良好的吻合度,并且隨著跨徑的增大吻合度呈提高趨勢,可以為實際工程計算提供參考。(4)根據(jù)《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》和實際應用需要,對波形鋼-混凝土組合橋面板提出2個綜合優(yōu)化目標,利用ANSYS Workbench平臺響應面優(yōu)化模塊和參數(shù)相關性模塊對波形鋼-混凝土組合橋面板進行多目標優(yōu)化設計。選取MOGA迭代算法(多目標遺傳算法)得到滿足約束條件的優(yōu)化設計方案。通過對比設計指標優(yōu)化前后的變化,表明優(yōu)化效果良好。
【圖文】：

一[1]。傳統(tǒng)的橋面板結構通常采用鋼筋（或預應力）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；鋼橋面板因其構造復雜在加勁肋處和焊縫處產(chǎn)生的疲勞裂縫，如圖 1.2 所示，都將嚴重影響到橋面板的適用性和耐久性。盡管從上個世紀 60 年代起，鋼-混凝土組合結構因其具有充分發(fā)揮兩種材料的性能和便于施工的優(yōu)點而得到了廣泛的應用，，但隨著鋼結構橋梁體系的簡化，橋梁主梁數(shù)目朝著逐漸減少的趨勢發(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，在面對當下嚴重的超載現(xiàn)象時傳統(tǒng)的橋面板加固方法如粘貼加固、增大構件截面和配筋加固、體外預應力加固等方法，存在著加固后不能提升荷載通行等級，而且施工周期長，施工空間大，維修費用高等問題[2]。這些問題使得傳統(tǒng)形式的橋面板在實際運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)展簡述紀 60 年代，日本、歐美等國對壓型鋼板-混凝土組合板做了大量針對結、極限承載力、抗剪性能等方面的試驗研究，得到一些經(jīng)驗公式，并筑中。壓型鋼-混凝土組合板在實際運用中起到永久性底模和臨時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性能，從而使組合板能夠充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢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。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9

【參考文獻】

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1 許加其;波形鋼—鋼筋混凝土組合橋面板承載力試驗研究[D];華東交通大學;2011年

本文編號：2676337