【摘要】：體外無(wú)粘結(jié)波形鋼腹板組合梁因其具有結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特、受力性能良好、外在形態(tài)美觀、腹板不易開(kāi)裂等特點(diǎn),近年來(lái)在橋梁工程中應(yīng)用廣泛�，F(xiàn)階段的研究方向大多集中在波形鋼腹板組合梁受力特性上,對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量方面的研究較少�？紤]到體外預(yù)應(yīng)力筋對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎承載力影響較大,進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的研究具有深刻的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文依托寧夏交通科技項(xiàng)目,以寧夏葉盛黃河特大橋?yàn)楣こ瘫尘?開(kāi)展了關(guān)于波形鋼腹板組合梁體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量方面的研究,主要研究工作和成果如下:1)系統(tǒng)闡述了國(guó)內(nèi)外體外無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的研究現(xiàn)狀,簡(jiǎn)單歸納了國(guó)內(nèi)外對(duì)該領(lǐng)域的研究方法和體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的計(jì)算方法。2)開(kāi)展了體外預(yù)應(yīng)力波形鋼腹板組合梁抗彎承載力試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)加載過(guò)程中梁體的撓度、錨下有效預(yù)應(yīng)力、頂?shù)装迮c腹板的應(yīng)變進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:波形鋼腹板組合梁具有良好的延性,梁體破壞經(jīng)歷了彈性階段、開(kāi)裂階段和塑性階段;當(dāng)梁體進(jìn)入塑性階段,梁體結(jié)構(gòu)剛度迅速降低,撓度變形增大,體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量增長(zhǎng)較快;光纖光柵傳感器和振弦式壓力傳感器測(cè)試的錨下力發(fā)展規(guī)律相同,測(cè)試數(shù)據(jù)的誤差最大值為4.11%,驗(yàn)證了光纖光柵技術(shù)的可行性,突破了振弦式傳感器監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)少的局限性。3)基于變形理論,考慮“剪切變形”和“二次效應(yīng)”的影響,推導(dǎo)了彈性階段波形鋼腹板組合梁在不同荷載和布筋形式下的體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量計(jì)算公式,開(kāi)展了參數(shù)擬合分析。結(jié)果表明:“二次效應(yīng)”對(duì)體外預(yù)應(yīng)力增量的影響為0.2%,可以忽略不計(jì);混凝土彈性模量和梁高對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響呈正相關(guān);鋼腹板厚度與梁高的比值對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響很小。4)采用Abaqus建立了非線性數(shù)值模型,模擬了試驗(yàn)梁全過(guò)程結(jié)構(gòu)響應(yīng)。結(jié)果表明:彈性階段,模型梁體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量分別與撓度和荷載呈線性關(guān)系;隨著荷載的增大,梁體進(jìn)入開(kāi)裂階段,此時(shí)梁體剛度折減,但底板受拉區(qū)的普通鋼筋沒(méi)有屈服,仍處于線彈性范圍,所以體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量分別與撓度和荷載呈近似線性關(guān)系;當(dāng)受拉區(qū)的普通鋼筋屈服,梁體進(jìn)入塑性階段,此時(shí)梁體剛度迅速降低,撓度和體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量急劇增大,體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量與撓度和荷載呈近似曲線關(guān)系。5)對(duì)36個(gè)非線性數(shù)值模型開(kāi)展參數(shù)擬合分析,結(jié)果表明:混凝土強(qiáng)度對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響呈正相關(guān);受拉區(qū)普通鋼筋配筋率和強(qiáng)度、初始有效應(yīng)力和體外預(yù)應(yīng)力筋面積與剪跨比對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響呈負(fù)相關(guān);波形鋼腹板厚度和屈服強(qiáng)度、加載點(diǎn)到支座的最近距離對(duì)體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響很小;跨中加載與三分點(diǎn)加載方式下極限應(yīng)力增量比值為0.74,等效塑性鉸長(zhǎng)度和中性軸高度比值的均值為19.53。6)基于Pannell模型,得到等效塑性鉸區(qū)長(zhǎng)度與中性軸高度的比值,提出了波形鋼腹板組合梁體外預(yù)應(yīng)力極限應(yīng)力增量的建議公式,并進(jìn)行了公式驗(yàn)證,建議公式與試驗(yàn)結(jié)果有較好地一致性,可用于波形鋼腹板組合梁的體外預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。
【圖文】：

述逡逑體外無(wú)粘結(jié)波形鋼腹板組合梁的結(jié)構(gòu)逡逑外無(wú)粘結(jié)波形鋼腹板組合梁［１］（以下簡(jiǎn)稱“ＵＰＣ－ＣＳＷ梁橋”）是指用替混凝土腹板，頂板和底板仍舊采用鋼筋混凝土，體外預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向塊對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力的一種鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)。逡逑著體外預(yù)應(yīng)力防腐技術(shù)的飛躍發(fā)展，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)與鋼混組合發(fā)展，被廣泛應(yīng)用到城市人行天橋和高架橋［１］。ＵＰＣ－ＣＳＷ梁橋就代表，它是由混凝土頂板、混凝土底板、波形鋼腹板、混凝土轉(zhuǎn)應(yīng)力束、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束和波形鋼腹板與頂?shù)装寤炷林g的抗剪具體結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖卜１。與普通預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋相比，該橋梁的有波形鋼腹板、抗剪連接件和體外預(yù)應(yīng)力體系。逡逑

邐；直板段長(zhǎng)度；＾逡逑喪長(zhǎng)邐＼科板段投影長(zhǎng)度逡逑圖１－２波形鋼腹板逡逑抗剪連接件是指連接波形鋼腹板和混凝土頂?shù)装澹郏保�，傳遞兩者之間的縱向逡逑剪力和橫向彎矩，，抵抗兩者之間的相對(duì)滑移和豎向分離，保證兩者共同作用的逡逑部件。按其構(gòu)造不同可分為單開(kāi)孔板＋栓釘連接件、雙開(kāi)孔連接件、角鋼連接件逡逑和嵌入型連接件，具體構(gòu)造類型見(jiàn)圖１－３。逡逑（ａ）單開(kāi)孔板＋栓釘連接件邐（ｂ）雙開(kāi)孔連接件逡逑ｄ邐接合鋼筋逡逑波測(cè)隨yU灥板逡逑（Ｃ）角鋼連接件邐（ｄ）嵌入型連接件逡逑圖１－３波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓目辜暨B接連逡逑ＵＰＣ－ＣＳＷ梁橋的預(yù)應(yīng)力體系由頂?shù)装弩w內(nèi)預(yù)應(yīng)力束和梁體內(nèi)部體外預(yù)應(yīng)逡逑力束組成［１］，二者協(xié)同作用，共同受力，增強(qiáng)了梁體的承載能力，在荷載作用逡逑下，體外預(yù)應(yīng)力筋對(duì)梁體撓度的影響不可忽視，所以開(kāi)展體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增逡逑量的研宄有廣泛的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U442.5

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本文編號(hào)：2698662