本文關(guān)鍵詞：鋼-UHPC輕型組合梁橋面板的靜力性能有限元分析

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【摘要】：傳統(tǒng)鋼-混凝土組合梁與混凝土主梁相比自重較輕,與鋼主梁相比具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),但其仍存在自重較大和混凝土橋面板極易開(kāi)裂的問(wèn)題。因此,筆者所在的團(tuán)隊(duì)提出,采用華夫型UHPC橋面板代替普通混凝土平板,并在其上鋪筑磨耗層,形成鋼-UHPC輕型組合梁。本文對(duì)鋼-UHPC輕型組合梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能和汽車(chē)荷載作用效應(yīng)進(jìn)行了初步研究,并對(duì)鋼-UHPC輕型組合梁運(yùn)用于實(shí)橋的安全性進(jìn)行了驗(yàn)證,通過(guò)數(shù)值分析方法完成了以下工作:(1)根據(jù)南益勝天大橋原鋼-混凝土組合梁的設(shè)計(jì),提出了鋼-UHPC輕型組合梁方案,同時(shí),提出了鋼-UHPC輕型組合梁無(wú)橫向表面受拉接縫方案及單向受彎鋼-UHPC輕型組合梁接縫方案,以保證組合梁的整體性。將鋼-UHPC輕型組合梁與傳統(tǒng)鋼-混凝土組合梁進(jìn)行了技術(shù)性能對(duì)比分析,將其橋面結(jié)構(gòu)與其他三種橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比分析,分析結(jié)果表明:鋼-UHPC輕型組合梁可明顯降低組合梁自重,大幅擴(kuò)展組合梁斜拉橋經(jīng)濟(jì)適用跨徑范圍,其橋面板抗開(kāi)裂能力明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼-混凝土組合梁;鋼-UHPC輕型組合梁橋面結(jié)構(gòu)全壽命造價(jià)僅略高于傳統(tǒng)鋼-混凝土組合梁橋面結(jié)構(gòu)。(2)華夫型UHPC橋面板較薄,為了研究其汽車(chē)荷載作用效應(yīng),以勝天大橋?yàn)楸尘?分別采用應(yīng)力疊加法、全橋精細(xì)有限元法和混合有限元法對(duì)其橋面板受力最不利位置的縱橋向拉、壓應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明:全橋精細(xì)有限元法與混合有限元法計(jì)算結(jié)果接近,應(yīng)力疊加法計(jì)算結(jié)果偏于保守;UHPC橋面板在汽車(chē)荷載作用下的最大拉應(yīng)力小于UHPC最大裂縫寬度為0.05mm時(shí)的實(shí)測(cè)名義拉應(yīng)力,最大壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度,橋面板處于線(xiàn)彈性受力狀態(tài),能夠滿(mǎn)足汽車(chē)荷載在上述最不利加載工況下的設(shè)計(jì)要求。(3)為了驗(yàn)證鋼-UHPC輕型組合梁應(yīng)用于實(shí)橋的安全性,對(duì)勝天大橋進(jìn)行了靜力分析,計(jì)算結(jié)果表明:在正常使用極限狀態(tài)頻遇組合下,UHPC橋面板縱向設(shè)計(jì)拉應(yīng)力小于其初裂應(yīng)力值,滿(mǎn)足規(guī)范要求,鋼-UHPC輕型組合梁可以有效解決組合梁橋面板易開(kāi)裂的難題。
【關(guān)鍵詞】：橋梁工程 鋼-UHPC輕型組合梁 UHPC層應(yīng)力 應(yīng)力疊加法 全橋精細(xì)有限元法 混合有限元法 靜力分析
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U441
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 鋼-混凝土組合梁概述10-15
• 1.1.1 鋼-混凝土組合梁特點(diǎn)及工作原理10-12
• 1.1.2 鋼-混凝土組合梁發(fā)展與研究12-14
• 1.1.3 鋼-混凝土組合梁存在的問(wèn)題14-15
• 1.2 超高性能混凝土概述15-22
• 1.2.1 超高性能混凝土(UHPC)的定義15-16
• 1.2.2 UHPC在橋梁工程中的典型實(shí)例16-20
• 1.2.3 UHPC未來(lái)發(fā)展方向20-22
• 1.3 鋼-UHPC輕型組合梁22-23
• 1.3.1 鋼-UHPC輕型組合梁概念22-23
• 1.3.2 鋼-UHPC輕型組合梁研究現(xiàn)狀23
• 1.4 本文主要研究目的及內(nèi)容23-25
• 1.4.1 本文主要研究目的23
• 1.4.2 本文主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第2章 鋼-UHPC輕型組合梁方案25-36
• 2.1 工程概況25
• 2.2 鋼-UHPC輕型組合梁結(jié)構(gòu)方案25-28
• 2.3 鋼-UHPC輕型組合梁施工方案28-31
• 2.3.1 無(wú)橫向表面受拉接縫方案28-29
• 2.3.2 工廠預(yù)制梁段過(guò)程29-30
• 2.3.3 單向受彎接縫方案30-31
• 2.4 鋼-UHPC輕型組合梁與鋼-混凝土組合梁的對(duì)比31-32
• 2.5 鋼-UHPC輕型組合梁與其他橋面結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第3章 鋼-UHPC輕型組合梁橋面板受彎性能有限元分析36-51
• 3.1 傳統(tǒng)應(yīng)力疊加法36-42
• 3.1.1 整體有限元模型37-38
• 3.1.2 節(jié)段有限元模型38-42
• 3.2 全橋精細(xì)有限元法42-44
• 3.2.1 有限元模型42
• 3.2.2 子模型技術(shù)42-43
• 3.2.3 有限元荷載43-44
• 3.3 混合有限元法44-48
• 3.3.1 基本理論45-47
• 3.3.2 有限元模型47-48
• 3.4 模型單元數(shù)量對(duì)比48-49
• 3.5 有限元計(jì)算結(jié)果與討論49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 鋼-UHPC輕型組合梁斜拉橋靜力分析51-70
• 4.1 有限元模型51-53
• 4.1.1 主梁模擬51
• 4.1.2 斜拉索模擬51-53
• 4.1.3 邊界條件模擬53
• 4.2 施工階段計(jì)算分析53-56
• 4.2.1 主要施工階段53-55
• 4.2.2 施工階段主梁位移計(jì)算結(jié)果55
• 4.2.3 施工階段主梁應(yīng)力計(jì)算結(jié)果55-56
• 4.3 營(yíng)運(yùn)階段計(jì)算分析56-69
• 4.3.1 荷載及荷載組合56-58
• 4.3.2 恒載作用58
• 4.3.3 縱向影響線(xiàn)58-59
• 4.3.4 汽車(chē)荷載作用59-61
• 4.3.5 溫度荷載作用61-63
• 4.3.6 橫向風(fēng)荷載作用63-64
• 4.3.7 荷載組合計(jì)算分析64-65
• 4.3.8 試驗(yàn)結(jié)果65-66
• 4.3.9 斜拉索驗(yàn)算66-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 附錄A （攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄）77

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本文編號(hào)：1027454