【摘要】：為實現(xiàn)城市雙層交通,以1∶6比例設(shè)計了腹板開孔混凝土箱梁,對其在雙層均布荷載作用彈性工作狀態(tài)下的受力性能進行了試驗研究。基于試驗結(jié)果建立有限元模型對其進行分析,在理論值與試驗值吻合的基礎(chǔ)上,討論了開孔與否對試驗梁彈性階段受力性能的影響。研究表明:均布荷載作用在雙層箱梁底板其實測跨中撓度比相同荷載作用于頂板時增大9.7%,底板加載對腹板開孔混凝土簡支箱梁的撓度有較大影響;較不開孔箱梁而言,各工況作用時開孔箱梁跨中撓度增大22.9%~28.1%,且開孔梁在各工況作用下截面剪力滯系數(shù)增大,最大增大量值達62.0%。因此,腹板開孔對承受雙層荷載鋼筋混凝土簡支箱梁抗彎受力性能有較大影響。
【圖文】：

∶６縮尺模型。模型箱梁混凝土強度等級為Ｃ５０，采用ＨＰＢ２３５和ＨＲＢ３３５鋼筋。試驗?zāi)Ｐ涂紤]因底板通車取消了箱梁內(nèi)部常規(guī)設(shè)置的橫隔板，在模型支座截面、１／４跨及跨中設(shè)置了環(huán)向加勁肋；考慮采光、通風(fēng)及消防安全需求，在腹板開設(shè)了矩形孔。試驗?zāi)Ｐ拖淞簩嵨锛捌矫鎴D如圖１所示。為測試模型箱梁在雙層均布荷載作用下關(guān)鍵截面變形和應(yīng)變分布規(guī)律，分別在１／８跨、１／４跨、３／８跨和跨中截面布置混凝土應(yīng)變片；在支座截面及跨內(nèi)八分點截面安裝百分表，具體布置如圖２所示。圖１試驗?zāi)Ｐ拖淞簩嵨锛捌矫鎴D圖２箱梁試驗?zāi)Ｐ徒孛娉叽缂皽y點布置（單位：ｍｍ）１．２加載方案采用均布荷載模擬橋梁的汽車及列車活荷載，本試驗采用砂袋和砝碼堆載實現(xiàn)均布荷載加載。以箱梁跨中彎矩等效為原則，按設(shè)計荷載等級計算其正常使用極限狀態(tài)效應(yīng)組合下等效均布荷載ｑ１＝１６．９１ｋＮ／ｍ，承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合下ｑ２＝３５．９８ｋＮ／ｍ，開裂時對應(yīng)的均布荷載ｑ３＝２６．８１ｋＮ／ｍ，加載最大均布荷載ｑ＝１８．８４ｋＮ／ｍ＝１１１％ｑ１＝５２％ｑ２＝７０％ｑ３。由于僅針對雙層均布荷載作用腹板開孔混凝土簡支箱梁在彈性范圍內(nèi)受力性能進行試驗研究，綜合考慮試驗?zāi)康�，并保證箱梁不開裂，兼顧箱梁頂板、底板加載的可操作性和安全性，加載荷載設(shè)置如下：１）分３種工況加載，其中工況１和工況２僅分別在箱梁頂板和底板加載，工況３０土木建筑與環(huán)境工程第３６卷

３在箱梁頂板和底板同時加載。工況３加載裝實物如圖３所示。２）各工況均分４級加載，不同工況的同一級荷載大小一致。具體加載制度如表１所示。圖３工況３實物圖表１加載制度工況加載位置荷載等級／（ｋＮ·ｍ－１）工況１頂板６．０４１２．０８１７．３４１８．８４工況２底板６．０４１２．０８１７．３４１８．８４工況３頂板３．９２７．８４１０．９８１１．９６底板２．１２４．２４６．３６６．８８合計６．０４１２．０８１７．３４１８．８４說明：工況１在箱梁頂板加載；工況２在底板加載；工況３在箱梁頂板和底板同時加載；“合計”為工況３加載時頂、底板荷載集度之和。１．２測試方法試驗主要對模型關(guān)鍵截面的撓度和應(yīng)變進行測試。考慮到結(jié)構(gòu)受力處于彈性范圍內(nèi)，相同試驗進行多次，同時利用截面的對稱性，取其平均值作為最終的試驗結(jié)果。據(jù)試驗結(jié)果建立三維有限元模型，與實測數(shù)據(jù)進行對比分析。２試驗結(jié)果與分析為節(jié)省篇幅，此處將實測結(jié)果與有限元結(jié)果進行同步闡述。采用ＡＮＳＹＳ對試驗梁建立三維有限元模型，鋼筋和混凝土分別采用ｌｉｎｋ８和ｓｏｌｉｄ６５單元模擬，，邊界條件和加載制度與試驗一致，材料力學(xué)性能采用試驗實測值�；诓男栽囼�，得到各材料加載時刻的特性如下：混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度ｆｃｕ０＝５８．１ＭＰａ，軸心抗壓強度ｆｃ０＝４８．８ＭＰａ，彈性模量Ｅｃ０＝４．６１×１０４ＭＰａ。普通鋼筋Ｒ２３５的屈服強度ｆｙ０－Ｒ２３５＝３１８ＭＰａ，彈性模量ＥＳ０－Ｒ２３５＝２．０３×１０５ＭＰａ；ＨＲＢ３３５的屈服強
【作者單位】： 湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51378202)
【分類號】：U441;U446

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本文編號：2544124