【摘要】：波形鋼腹板橋梁可大幅度減少橋梁上部結(jié)構(gòu)重量,具有結(jié)構(gòu)合理、造型美觀、工程量少等優(yōu)點,已經(jīng)越來越被我國的橋梁工程師所接受和應(yīng)用。本文的依托工程—清西大橋(95 m+180 m+95 m),是一座擬建的特大跨徑波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋。波形鋼腹板橋梁的研究和建造在我國已經(jīng)開展了,然而其在特大跨徑橋梁上的使用,由于缺乏比較系統(tǒng)、完善、科學(xué)的設(shè)計理論和方法,在國內(nèi)的設(shè)計建造還很罕見。本文針對依托工程廣東省清西大橋的實際設(shè)計參數(shù),對特大跨徑波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋進行了靜動力分析驗算,對關(guān)鍵受力構(gòu)件抗剪連接件、波形鋼腹板進行了局部的精細化有限元分析。研究成果對于波形鋼腹板在大跨度橋梁上的進一步推廣應(yīng)用具有一定的借鑒作用和參考價值。本文主要完成了如下工作:根據(jù)國內(nèi)相關(guān)規(guī)范,采用有限元分析的方法對清西大橋進行了靜力分析,并對全橋進行動力特性分析,并與普通連續(xù)剛構(gòu)橋進行對比。結(jié)果表明,全橋的靜力驗算符合規(guī)范要求。相比于普通連續(xù)剛構(gòu)橋,波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)橋的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)更高,自重有較大幅度的減少。本文列出了兩種橋型的前十階自振周期以及振型,通過綜合比較得出波形鋼腹板橋梁的結(jié)構(gòu)剛度更低,自振頻率更低,結(jié)構(gòu)的抗震能力較強,對于抗震要求高的橋梁較為適合。使用精細化有限元分析方法對剪力鍵進行了仿真研究。剪力鍵是鋼材和混凝土共同作用的基礎(chǔ),是組合結(jié)構(gòu)非常重要的部件。通過非線性有限元建模的方法對PBL剪力鍵進行分析,并與我國組合結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范進行對比。結(jié)果表明,采用PBL鍵完全能夠保證抗剪要求,而且有較高的富余度,跨度的增加對剪力鍵要求不是很高,在水平剪力不同的受力位置分別采用單PBL鍵和雙PBL鍵可以使結(jié)構(gòu)受力更加合理和經(jīng)濟。基于仿真模擬對波形鋼腹板的屈曲進行了非線性分析,研究了鋼腹板幾何形狀、梁高、腹板厚度對屈曲模態(tài)以及屈曲應(yīng)力的影響,并與理論計算公式的結(jié)果相比較。計算結(jié)果表明,當(dāng)板件進入到彈塑性階段時采用理論計算公式結(jié)果偏于安全。波形鋼腹板的剪切屈曲強度跟波紋的形狀有較大的關(guān)系,不同的影響因素對波形鋼腹板的屈曲承載力影響程度不同,通過合理的設(shè)置波紋形狀可以使波形鋼腹板發(fā)揮最優(yōu)的工作效用。
[Abstract]:The corrugated steel web bridge can greatly reduce the weight of the superstructure of the bridge, with the advantages of reasonable structure, beautiful shape and less engineering, etc., which has been accepted and applied more and more by the bridge engineers in our country. Qingxi Bridge (95 m 180 m 95 m),) is a continuous rigid frame bridge with extraordinarily large span waveform steel web plate. The research and construction of corrugated steel web bridges have been carried out in our country. However, due to the lack of systematic, perfect and scientific design theories and methods, the design and construction of corrugated steel web bridges are rare in China. Based on the actual design parameters of Qingxi Bridge in Guangdong Province, the static and dynamic analysis and calculation of continuous rigid frame bridge with large span waveform steel webs are carried out in this paper. The local fine finite element analysis of corrugated steel web was carried out. The results can be used for reference in the application of corrugated steel web in long span bridges. The main work of this paper is as follows: according to the relevant codes in China, the static analysis of Qingxi Bridge is carried out by using the finite element analysis method, and the dynamic characteristics of the whole bridge are analyzed, and compared with the common continuous rigid frame bridge. The results show that the static checking calculation of the whole bridge meets the requirements of the specification. Compared with the conventional continuous rigid frame bridge, the prestressed effect of the corrugated steel web continuous rigid frame bridge is higher, and the weight of the bridge is greatly reduced. This paper lists the first ten natural vibration periods and modes of the two types of bridges. By comprehensive comparison, it is concluded that the structural stiffness of the corrugated steel web bridges is lower, the natural vibration frequency is lower, and the seismic capacity of the structures is stronger, which is more suitable for the bridges with high seismic requirements. A detailed finite element analysis method is used to simulate the shear key. Shear bond is the basis of steel and concrete interaction, and is a very important component of composite structure. The shear bond of PBL is analyzed by nonlinear finite element method and compared with the code of composite structure in China. The results show that the PBL bond can fully guarantee the shear requirement, and has a high surplus degree, and the increase of span does not require the shear bond to be very high. Using single PBL bond and double PBL bond in different position of horizontal shear force can make the structural force more reasonable and economical. The nonlinear analysis of buckling of corrugated steel web was carried out based on simulation. The effects of geometry, beam height and web thickness on buckling mode and buckling stress were studied, and the results were compared with the theoretical formula. The results show that the theoretical formula is more safe when the plate reaches the elastic-plastic stage. The shear buckling strength of corrugated steel web is related to the shape of corrugation, and the influence of different factors on the buckling capacity of corrugated steel web is different. By setting the corrugated shape reasonably, the corrugated steel web can play an optimal working role.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U441;U448.23

【共引文獻】

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本文編號：2123557