【摘要】：鋼-聚氨酯正交異性夾層板(本文簡稱SPS夾層板)是以鋼材為上下面板,選用聚氨酯作為芯層材料,通過熱化學(xué)反應(yīng)粘接的夾層結(jié)構(gòu)體系。該種結(jié)構(gòu)在國外已應(yīng)用于橋面板新建、維修和加固等領(lǐng)域,但在國內(nèi)應(yīng)用較少,并且作為一種新型橋面板結(jié)構(gòu),目前國內(nèi)外暫無相應(yīng)設(shè)計規(guī)范。為此本文將其與斜拉橋鋼箱梁相結(jié)合,采用多尺度建模方法展開分析,以研究其力學(xué)性能,主要工作如下:本文首先總結(jié)了SPS夾層板在國內(nèi)外的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀,然后對SPS夾層板力學(xué)理論基礎(chǔ)進(jìn)行了介紹,并采用Timoshenko能量法推導(dǎo)了四邊簡支的SPS夾層板受局部均布荷載作用時的彎曲應(yīng)力,和受側(cè)向壓力作用時的臨界屈曲應(yīng)力。之后,基于韶關(guān)江灣大橋工程提取整橋中鋼箱梁受力最不利節(jié)段,分別建立了普通橋面板和兩種SPS夾層橋面板的鋼箱梁節(jié)段模型,計算了三種模型在不同工況作用下的橋面板的應(yīng)力和撓度。分析表明,SPS夾層橋面板滿足受力要求,并且聚氨酯芯層有利于應(yīng)力擴(kuò)散;但保持鋼板厚度不變情況下,增加聚氨酯芯層對減小橋面板應(yīng)力作用有限,為此可以在增加芯層的同時適當(dāng)減少U肋數(shù)量。此后,本文進(jìn)一步建立橋面板子模型,分析了成橋受力狀態(tài)下各參數(shù)變化對SPS夾層橋面板應(yīng)力、撓度和穩(wěn)定的影響。結(jié)果表明應(yīng)力及撓度受鋼面板厚度、U肋間距和橫隔板間距影響較大,受芯層厚度、U肋高度和厚度影響較小。穩(wěn)定分析表明,增加聚氨酯芯層有利于橋面板穩(wěn)定,此外鋼面板厚度、U肋數(shù)量和厚度增加也可提高橋面板穩(wěn)定性能,而U肋高度增加則對穩(wěn)定不利,橫隔板間距對穩(wěn)定影響較小。最后,本文簡要闡述了優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)知識,并以成橋受力狀態(tài)下的三跨SPS夾層橋面板作為優(yōu)化對象,以橋面板總質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù),在保證橋面板滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定的條件下,分別利用隨機(jī)搜索法、零階方法和一階方法對其參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,得到了成橋受力狀態(tài)下橋面板質(zhì)量最小時的參數(shù)取值,為日后SPS夾層橋面板在斜拉橋中的應(yīng)用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U443.31
【圖文】：

第一章 緒論1.1 引言近些年來，隨著交通量的劇增和橋梁跨度的提高，尤其是大跨度橋梁的發(fā)展，鋼箱梁結(jié)構(gòu)由于自重輕、適用范圍廣、可預(yù)制施工等優(yōu)點在國內(nèi)外得到廣泛的使用。傳統(tǒng)鋼箱梁結(jié)構(gòu)的橋面板采用圖 1-1 所示的正交異性鋼橋面板，它是橋梁中直接承受車輪荷載的部分[1-2]。為滿足變形和受力的要求，常焊有密集的縱、橫向加勁肋，為此焊接工程量大焊縫多，應(yīng)力集中明顯，易產(chǎn)生焊縫疲勞開裂。研究表明焊縫疲勞開裂是正交異性鋼橋面板主要病害之一，已經(jīng)成為限制其發(fā)展的瓶頸問題[3-6]。為解決上述問題，近年來國外研究者發(fā)明了一種新型的鋼-聚氨酯（Steel-Polyurethane-Steel）正交異性夾層板[7-10]（本文簡稱 SPS 夾層板）如圖 1-2，被探索用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)加勁肋密集的正交異性鋼板用于橋梁中。

第一章 緒論1.1 引言近些年來，隨著交通量的劇增和橋梁跨度的提高，尤其是大跨度橋梁的發(fā)展，鋼箱梁結(jié)構(gòu)由于自重輕、適用范圍廣、可預(yù)制施工等優(yōu)點在國內(nèi)外得到廣泛的使用。傳統(tǒng)鋼箱梁結(jié)構(gòu)的橋面板采用圖 1-1 所示的正交異性鋼橋面板，它是橋梁中直接承受車輪荷載的部分[1-2]。為滿足變形和受力的要求，常焊有密集的縱、橫向加勁肋，為此焊接工程量大焊縫多，應(yīng)力集中明顯，易產(chǎn)生焊縫疲勞開裂。研究表明焊縫疲勞開裂是正交異性鋼橋面板主要病害之一，已經(jīng)成為限制其發(fā)展的瓶頸問題[3-6]。為解決上述問題，近年來國外研究者發(fā)明了一種新型的鋼-聚氨酯（Steel-Polyurethane-Steel）正交異性夾層板[7-10]（本文簡稱 SPS 夾層板）如圖 1-2，被探索用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)加勁肋密集的正交異性鋼板用于橋梁中。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 陳

本文編號：2739733