【摘要】：針對(duì)當(dāng)前正交異性橋面板主要存在的兩方面問題,即是橋面鋪裝層的過早破壞和鋼板的焊接疲勞開裂問題,本論文提出了一種新型鋼箱梁正交異性橋面板的結(jié)構(gòu)形式,其構(gòu)造方式從上至下依次為上頂板、波形鋼板和下頂板,波形鋼板的波形方向與橫橋向一致,各層構(gòu)件之間采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。另外用于連接上、下頂板和波形鋼板加勁肋的螺栓在上頂板出露3～4cm的長度,通過利用露出的螺栓做剪力鍵,在鋼板和瀝青混合料鋪裝層之間加鋪一層水泥基的復(fù)合材料鋪裝層。本文利用有限元軟件對(duì)該新型正交異性橋面板的靜力學(xué)性能進(jìn)行分析研究,包括橋面板的整體力學(xué)性能和局部力學(xué)性能。首先將新型橋面板和傳統(tǒng)橋面板的整體力學(xué)性能進(jìn)行比較,通過比較發(fā)現(xiàn)新型橋面上頂板在整體荷載作用下?lián)隙冉^對(duì)值和相對(duì)值都有明顯的降低,且新型橋結(jié)構(gòu)跨中橋面板頂板的縱橫向應(yīng)力及應(yīng)力差也較傳統(tǒng)橋面板的有明顯的減小。然后對(duì)兩種橋面板的局部力學(xué)性能進(jìn)行比較,主要就四種不同荷載工況下的局部撓度和局部應(yīng)力進(jìn)行比較。比較發(fā)現(xiàn),新型橋面板的局部最大撓度和最大拉應(yīng)力都較傳統(tǒng)橋面板的小,且加鋪水泥基復(fù)合材料鋪裝層后,其鋪裝層頂?shù)膿隙群屠瓚?yīng)力有明顯的減小。最后對(duì)新型正交異性橋面板的各組成部分的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在保證結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的條件下最大限度的節(jié)省材料的用量。最終確定上、下頂板的厚度為14mm和4mm,波形鋼板加勁肋的厚度、高度、波折角和波峰間距分別為6mm、280mm、90°、600mm,橫肋的的高度和厚度分別為1400mm和12mm。優(yōu)化后,整個(gè)新型橋面板鋼箱梁鋼材的用量僅比傳統(tǒng)正交異性橋面板鋼箱梁多用1.6%,但鋼橋面頂板的最大撓度和最大橫向拉應(yīng)力均較傳統(tǒng)橋面板都有較大的改善。研究表明,該基于波形鋼板的新型鋼箱梁正交異性橋面板在基本保持結(jié)構(gòu)自重不變的前提下,有效改善了結(jié)構(gòu)自身和橋面鋪裝層的應(yīng)力和變形狀態(tài),對(duì)于延長正交異性橋面板和橋面鋪裝層的使用壽命效果較好,建議通過進(jìn)一步的研究后在類似鋼箱梁橋中推廣使用。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U441;U443.31

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本文編號(hào)：2539259