【摘要】：波紋鋼板橋涵結(jié)構(gòu)以其工期短、造價低、變形能力強(qiáng)的特點,長期以來被廣泛運(yùn)用于公路、鐵路等道路工程中,然而,當(dāng)橋涵結(jié)構(gòu)向大跨徑、高埋深方向發(fā)展時,單純依靠加大波形和板厚的單層波紋鋼板結(jié)構(gòu)形式會發(fā)生應(yīng)力超限或局部失穩(wěn)現(xiàn)象,為了適應(yīng)波紋鋼板在橋涵領(lǐng)域的發(fā)展以及向工業(yè)與民用建筑、地下結(jié)構(gòu)等其它領(lǐng)域的拓展,本文研究了波紋鋼板加強(qiáng)和波紋鋼板-混凝土組合兩種結(jié)構(gòu)形式的受彎性能,為今后的實際運(yùn)用及研究提供參考。為研究波紋鋼板加強(qiáng)和組合結(jié)構(gòu)的受彎性能,本文制作了波紋鋼板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)及波紋鋼板-混凝土組合結(jié)構(gòu)兩種形式共7個試驗試件,完成了靜力加載試驗,明確了兩種形式試件的破壞過程及破壞模式,得到了試件的荷載-撓度曲線、荷載-應(yīng)變曲線等,并且借鑒壓型鋼板-混凝土組合板的計算方法,根據(jù)所得試驗數(shù)據(jù)提出并驗證了兩種試件的受彎性能計算方法,隨后利用有限元軟件ABAQUS對所有試件進(jìn)行了非線性數(shù)值模擬分析,通過數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的對比分析驗證了有限元模型的合理性,并用有限元模擬方法分析了鋼板厚度、鋼板強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度等因素對這兩種結(jié)構(gòu)受彎性能的影響。試驗和分析結(jié)果表明:加強(qiáng)結(jié)構(gòu)試件在加載過程中無明顯破壞特征,進(jìn)入塑性階段后,主體板與加強(qiáng)板、主體板與填充混凝土之間雖然發(fā)生了相對滑移,但仍有較好的承載能力。相對于純鋼板而言,加強(qiáng)后的試件抗彎剛度增長較大,且增加板厚和填充混凝土都能明顯提高加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗彎承載能力。組合結(jié)構(gòu)試件破壞形態(tài)均為縱向剪切破壞,破壞時鋼板與混凝土脫離明顯,剪跨區(qū)裂縫寬度較大,其受力變化過程可以分為彈性工作階段,彈塑性階段和塑性階段。從總體趨勢上看,混凝土厚度越大,試件剛度越大,試件極限承載能力越強(qiáng),但混凝土厚度過大會導(dǎo)致材料性能難以充分發(fā)揮。對比兩組試件的承載性能可以看出,在加載初期彈性階段中,組合結(jié)構(gòu)的剛度大于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度,但加強(qiáng)結(jié)構(gòu)試件的承載能力和延性優(yōu)良,并且設(shè)計簡單,施工方便,適合于剛度提高要求不大的結(jié)構(gòu)。本文提出的波紋鋼板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)及波紋鋼板-混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗彎承載力、抗彎剛度計算方法,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好,為這兩種結(jié)構(gòu)的實際工程設(shè)計提供參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U441
【圖文】：

邐引言邐逡逑１引言逡逑１．１波紋鋼板概述及其應(yīng)用逡逑波紋鋼板是指將一定厚度（通常為２？１２ｍｍ）的熱乳鋼板或鋼帶按照規(guī)定的尺逡逑寸經(jīng)波形軋制和冷彎加工而成的波紋圓管或弧形波紋鋼板。將普通的平鋼板加工逡逑成波紋形狀之后，能夠大大增加截面慣性矩，因而其承載能力也大幅增加。圖１．１逡逑為一個波長范圍的波紋鋼板波形，由直線段和圓弧線段組成［１］［２］。波紋鋼板波形的逡逑控制參數(shù)包括其波長Ｉ、波高／／、厚度６、直線段長度７Ｘ、圓曲線轉(zhuǎn)角０和圓曲線逡逑半徑／？。目前國內(nèi)外常用的波形有：１２５ｘ２５ｍｍ（ｉ＞／／）、１５０ｘ５０ｍｍ、２００ｘ５５ｍｍ、逡逑３０0ｘ邋１１邋0ｍｍ以及４０0ｘ邋１５０ｍｍ，波紋鋼板厚度２ｍｍ？１２ｍｍ。逡逑

相對于傳統(tǒng)鋼筋混凝土及圬工涵洞，波紋鋼板埋置式橋涵結(jié)構(gòu)擁有以下幾個逡逑優(yōu)點R[R[？？逡逑（１）豐富的波形和截面形式。波紋鋼板充分利用了鋼材的可再加工能力，可以生逡逑產(chǎn)不同波形、壁厚的鋼板，同時波紋鋼管涵的截面形式也非常豐富，可適用于不同逡逑的地形地貌，滿足不同的使用功能和強(qiáng)度要求。逡逑（２）工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。波紋鋼板可以在工廠集中預(yù)制，批量生產(chǎn)，生產(chǎn)過程不受逡逑環(huán)境影響，生產(chǎn)效率高、周期短，并可確保加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。逡逑（３）運(yùn)輸、安裝簡便。波紋鋼板結(jié)構(gòu)自重輕，運(yùn)輸時可以采用套疊或捆扎運(yùn)輸；逡逑建造安裝過程簡單方便，采用現(xiàn)場半成品拼裝，無需大型的吊裝設(shè)備和混凝土拌合逡逑設(shè)備，施工工期短，能夠減少施工成本，降低工程造價。逡逑（４）對地基要求低，有較強(qiáng)的變形適應(yīng)能力。由于結(jié)構(gòu)自重輕，且鋼材有較強(qiáng)的逡逑抗拉性能和抗變形性能，能夠適應(yīng)膨脹土、軟土、濕陷性黃土、凍土及采空區(qū)等不逡逑良地質(zhì)條件下的地基不均勻沉降，同時也適用于地震多發(fā)地區(qū)。用于公路橋涵時，逡逑能夠較好地改善橋涵與路堤交界處的“錯臺現(xiàn)象”，提高行車舒適度。逡逑（５），。一

邐邐逡逑產(chǎn)量和質(zhì)量的不斷提升、建造和安裝技術(shù)不斷完善，波紋鋼板橋涵結(jié)構(gòu)也逐漸向著逡逑大跨徑、高埋深方向邁進(jìn)。但是當(dāng)結(jié)構(gòu)跨徑過大或有大型施工機(jī)械作用于拱頂時，逡逑結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大降低，甚至產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，公路交通的安全穩(wěn)定逡逑運(yùn)營受到了嚴(yán)重的威脅（如圖１．３所示）。因此，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以增加波逡逑紋鋼板橋涵結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753207