【摘要】：混凝土組合壓型鋼板-板由于其便于施工、結(jié)構(gòu)美觀等眾多優(yōu)勢備受學(xué)者關(guān)注,在鋼-混凝土組合橋梁中得到廣泛應(yīng)用。研究其力學(xué)特性和疲勞性能是大量推廣這種新型組合結(jié)構(gòu)的必要前提。目前國內(nèi)外針對這種組合板的研究大多集中于縱向剪切承載力方面,對于其粘結(jié)滑移機(jī)理、剛度計算等研究僅有少量文章涉及。關(guān)于其作為橋面板結(jié)構(gòu)在車輛荷載反復(fù)作用下的疲勞設(shè)計方法并沒有形成規(guī)范。本文為彌補(bǔ)這些研究的不足,對組合板的剛度計算進(jìn)行了推導(dǎo);對混凝土組合壓型鋼板-橋面板的疲勞驗算方法進(jìn)行了討論;并針對實例橋梁進(jìn)行了分析,給出了改善其疲勞性能的措施。針對組合界面的粘結(jié)滑移對組合板受力特性的影響,對組合板的變形與內(nèi)力分量進(jìn)行了理論推導(dǎo),并使用MATLAB編程求解。跨中撓度與端部滑移量計算結(jié)果與試驗吻合較好。受力特性分析發(fā)現(xiàn),增大組合界面抗剪剛度或設(shè)置端部栓釘可以有效提高組合板剛度,但對于具有良好粘結(jié)作用的組合板這種提高程度大大降低。為分析車輛荷載作用下混凝土組合壓型鋼板-橋面板的疲勞性能,建立了蘇丹喀士穆阿爾發(fā)亞橋全橋有限元模型,采用國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)疲勞車作為車輛荷載,計算并分析了組合橋面板界面剪應(yīng)力幅值。對國內(nèi)外鋼-混凝土組合橋梁疲勞設(shè)計規(guī)范進(jìn)行了綜述,結(jié)合文獻(xiàn)的疲勞試驗研究,開展了組合板疲勞設(shè)計方法的研究�；诖�,對實橋進(jìn)行了疲勞驗算,計算結(jié)果表明,蘇丹喀士穆阿爾發(fā)亞橋的橋面板疲勞性能不能滿足設(shè)計要求,橋梁使用壽命期內(nèi)組合界面的抗剪切性能會明顯退化,從而產(chǎn)生疲勞破壞。鑒于此,對該橋面板開展了參數(shù)分析,參數(shù)變化包括壓型鋼板厚度、壓型鋼板截面幾何形狀、混凝土強(qiáng)度等級、混凝土板厚度,最后給出了減小疲勞荷載對其影響的措施。計算分析表明,壓型鋼板厚度、截面幾何形狀對板端界面剪應(yīng)力幅值影響較大;混凝土強(qiáng)度等級對組合板疲勞性能影響較小。
【圖文】：

國務(wù)院相繼推出了若干文件（國發(fā)[2013]41 號、國發(fā)[2016]6 號），以此大力支持和推廣鋼鐵技術(shù)的發(fā)展，并為化解過剩的產(chǎn)能提供指導(dǎo)意見。在此背景下，反觀我國橋梁的建設(shè)情況，截止到 2016 年底，我國已建造的公路橋梁80.53 萬座[1]；數(shù)目巨大，但發(fā)展卻很不均衡，其中鋼結(jié)構(gòu)以及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁的份額還不滿 0.5%，與鋼筋混凝土橋梁相比幾乎可忽略，在一些相對發(fā)達(dá)的國家，其中日本總量 13 萬座的橋梁里鋼橋有 5.33 萬座，份額高達(dá) 41%；美國總量 60 萬座橋梁里鋼橋有 21 萬座，份額也有 35%；尤其是法國鋼及鋼-混凝土組合橋梁份額竟超過六分之五[2]。由此可見，無論是從國家發(fā)展戰(zhàn)略還是和發(fā)達(dá)國家對比的角度來說，我國的鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁比例都亟待提高。鑒于以上背景， 壓型鋼板- 混凝土組合橋面板有很大潛力應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域，前景光明。所謂壓型鋼板，是指利用輥壓機(jī)將鋼板壓制成所需形狀的鋼板。鋼板按照被輥壓過的形狀進(jìn)行分類，大致能分成開口型、閉口型以及縮口型壓型鋼板（圖 1-1）。其中國外大量使用的開口型壓型鋼板，由于造型特點，國外文獻(xiàn)上又多稱之為梯形鋼板或者是瓦楞鋼板[3]。

圖 2-1 微單元體平衡圖壓型鋼板 混凝土組合板中任取一微單元體，如圖 2.1所示，建立微分平VvZdxdMdxdMCS V——組合板橫截面豎向剪力，CSV V V�；炯俣ǎ�2）可得，， 壓型鋼板- 混凝土組合板曲率為，22dxdyEIMEIMCCCSSS 因而，VvxZdxdyEIS()330 ——混凝土和鋼板抗彎剛度之和，SSSCCE I EI EI0。再根據(jù)假設(shè)（1）可得，ZdsxKdyEI () 4
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2670484