鋼-RPC組合結構在大跨徑連續(xù)剛構橋設計中的應用研究
發(fā)布時間：2020-08-01 13:50
【摘要】：將性能優(yōu)異的活性粉末混凝土(RPC)結合高強抗拉的鋼材組成鋼-RPC組合結構,應用于大跨徑連續(xù)鋼構橋中,不僅能夠減輕橋梁上部結構的自重,增大跨越能力,提高結構的耐久性,還有望解決傳統(tǒng)PC剛構橋普遍存在的運營后期跨中持續(xù)下?lián)虾土后w開裂問題。為了探討鋼-RPC組合結構在大跨徑連續(xù)鋼構橋中應用的可行性和優(yōu)越性,解決其若干相關技術問題,本文主要進行了以下工作:(1)結合工程背景,擬定了一座(141+250+141)m的波形鋼腹板-RPC組合梁、一座同等跨徑布置的鋼-RPC組合梁和一座(130+272+130)的鋼-RPC組合梁混合梁連續(xù)剛構橋方案,并另擬定一個普通混凝土連續(xù)剛構橋方案與之對比。利用Midas Civil有限元軟件對四個方案進行建模分析,通過應力和跨中撓度驗算、自重荷載及抵抗使用荷載有效性和經(jīng)濟性對比,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)波形鋼腹板的剪切屈曲問題限制了波形鋼腹板-RPC組合梁主跨250m級的大跨徑連續(xù)剛構橋中的發(fā)展,鋼-RPC組合梁不適合直接應用于主跨為250m級的大跨徑連續(xù)剛構橋的設計中,鋼-RPC組合梁混合梁在大跨連續(xù)剛構橋的設計中具有很強的可行性、優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿Α?2)對鋼-RPC組合結構栓釘抗剪連接件的試驗研究,發(fā)現(xiàn)RPC對栓釘抗剪承載力的提高作用明顯,我國規(guī)范對鋼-RPC組合結構栓釘抗剪連接件的承載力計算太過保守,因此根據(jù)試驗結果提出了栓釘抗剪承載力修正公式;介紹了前三個方案中各施工節(jié)段的栓釘抗剪連接件所需數(shù)量計算方法和布置方法,通過計算發(fā)現(xiàn)栓釘連接件可以滿足各方案對其抗剪承載力的要求,且均具有超過30%的安全儲備。(3)對主跨徑為140m到350m的鋼-RPC組合梁混合梁連續(xù)剛構橋的跨徑布置研究,發(fā)現(xiàn)中跨組合梁段長度與主跨徑的合理比值在0.37~0.40之間,邊跨長度與主跨徑的合理比值為0.48左右。(4)對RPC板的抗沖切性能和局部穩(wěn)定性能進行研究,發(fā)現(xiàn)在波形鋼腹板-RPC組合梁、鋼-RPC組合梁和鋼-RPC組合梁混合梁連續(xù)剛構橋設計中,抗沖切承載力設計并不是決定RPC板厚度取值的關鍵因素;對R160材料而言,只要寬厚比b/t≤39.37,都可以保證板的失穩(wěn)破壞不先于材料破壞;而當板的寬厚比b/t39.37時,需要對其局部穩(wěn)定性進行驗算。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U448.23
【圖文】：
橋 8 353 319 353 150 0.48 1橋 8 12 430 370 430 220 0.47 1/1626 9 14 330 270 330 200 0.45 1/1086 號橋 8 12 330 270 330 200 0.45 1/611 橋 8 12 300 260 300 150 0.47 1/753 路大橋 10 18 430 370 430 330 0.47 1/1041行橋 8 250 200 250 150 0.45 1截面假定者對波形鋼腹板 PC 組合梁的試驗研究表明[48]：由于波形鋼腹板 P比較特別，受彎時腹板的縱向正應變非常小，因此腹板的抗彎作用。如此，組合梁中混凝土頂、底板的縱向正應變近似線性分布（圖腹板-混凝土箱梁的彎曲 擬平截面假定 。
華南理工大學碩士學位論文2.2.1.3 計算公式1.基本假定[49]（1）不計波紋鋼腹板對主梁的抗彎效應；（2）忽略波形腹板與混凝土頂、底板間的相對滑移；（3）受拉區(qū)混凝土開裂后即退出工作；（4）截面的應變分布滿足 擬平截面假定 ；（5）混凝土、鋼筋的本構關系應分別如圖 2-2、圖 2（6）忽略體外預應力筋有效高度的變化，且體外預應力的 70%。σσ
（6）忽略體外預應力筋有效高度的變化，且體外預應力筋的極限應力取其極限應力的 70%。A BA B圖 2-2 混凝土本構關系 圖 2-3 鋼筋本構關系2.基本公式及適用條件波形腹板預應力混凝土組合箱梁正截面抗彎承載力的計算示意圖如圖 2-4 所示，基本計算公式[50, 51]如下：σ 00= 0.002 0σ 0α σ = tan σ = 02 0 02 11 ′ ′
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U448.23
【圖文】：
橋 8 353 319 353 150 0.48 1橋 8 12 430 370 430 220 0.47 1/1626 9 14 330 270 330 200 0.45 1/1086 號橋 8 12 330 270 330 200 0.45 1/611 橋 8 12 300 260 300 150 0.47 1/753 路大橋 10 18 430 370 430 330 0.47 1/1041行橋 8 250 200 250 150 0.45 1截面假定者對波形鋼腹板 PC 組合梁的試驗研究表明[48]：由于波形鋼腹板 P比較特別，受彎時腹板的縱向正應變非常小，因此腹板的抗彎作用。如此，組合梁中混凝土頂、底板的縱向正應變近似線性分布（圖腹板-混凝土箱梁的彎曲 擬平截面假定 。
華南理工大學碩士學位論文2.2.1.3 計算公式1.基本假定[49]（1）不計波紋鋼腹板對主梁的抗彎效應；（2）忽略波形腹板與混凝土頂、底板間的相對滑移；（3）受拉區(qū)混凝土開裂后即退出工作；（4）截面的應變分布滿足 擬平截面假定 ；（5）混凝土、鋼筋的本構關系應分別如圖 2-2、圖 2（6）忽略體外預應力筋有效高度的變化，且體外預應力的 70%。σσ
（6）忽略體外預應力筋有效高度的變化，且體外預應力筋的極限應力取其極限應力的 70%。A BA B圖 2-2 混凝土本構關系 圖 2-3 鋼筋本構關系2.基本公式及適用條件波形腹板預應力混凝土組合箱梁正截面抗彎承載力的計算示意圖如圖 2-4 所示，基本計算公式[50, 51]如下：σ 00= 0.002 0σ 0α σ = tan σ = 02 0 02 11 ′ ′
【參考文獻】
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1 邵旭東;詹豪;雷薇;張哲;;超大跨徑單向預應力UHPC連續(xù)箱梁橋概念設計與初步實驗[J];土木工程學報;2013年08期
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3 劉佳慧;;RPC在鐵路較大跨度橋梁中的應用技術探討[J];科技致富向導;2013年12期
4 邵旭東;曹君輝;易篤韜;陳斌;黃政宇;;正交異性鋼板-薄層RPC組合橋面基本性能研究[J];中國公路學報;2012年02期
5 鄭文忠;李莉;盧姍姍;;鋼筋活性粉末混凝土簡支梁正截面受力性能試驗研究[J];建筑結構學報;2011年06期
6 劉數(shù)華;閻培渝;馮建文;;超高強混凝土RPC強度的尺寸效應[J];公路;2011年03期
7 余自若;安明U
本文編號：2777540
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