| 【中文题名】 | 波形钢腹板组合箱梁抗剪及抗弯分析 |
| 【英文题名】 | Analysis of Shear Resistance and Flexural Behavior of Composite Box Girders with Corrugated Steel Webs |
| 【学科专业】 | 桥梁与隧道工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-27 |
| 【中关键词】 | 波形钢腹板组合箱梁,体外预应力,局部屈曲,整体屈曲,受弯全过程分析,正截面抗弯承载力 |
| 【英关键词】 | composite box girders with corrugated steel webs,externally prestressed,local shear buckling,global shear buckling,all stage analysis of flexural behavior,ultimate moment capacity in normal section, |
| 【分类导航】 | 交通运输>公路运输>桥涵工程>各种桥梁>桥梁：按结构分>梁式桥 |
| 【论文摘要】 |
体外预应力波形钢腹板组合箱梁是一种新型的钢—混凝土组合结构,在日本和法国得到了广泛应用。与传统的预应力混凝土箱梁相比,该结构具有自重轻、受力明确、跨越能力大、施工周期短、造型美观等突出优点;与平钢腹板组合箱梁相比,该结构不需要设置纵向加劲肋来防止腹板屈曲,且提高了预应力的加载效率。本文针对这种结构的弯曲受力性能,包括抗剪和抗弯两个方面进行了理论分析和试验研究。主要做了以下工作:
(1)推导了波形钢腹板沿桥纵向刚度的计算公式,由此说明波形钢腹板对截面轴向刚度和抗弯刚度的贡献可以忽略。
(2)两根梁的静载试验表明,波形钢腹板组合箱梁的弯曲正应变分布符合“拟平截面假定”:波形腹板正应变为零,混凝土顶底板正应变则符合线性分布规律;偏安全地可以认为波形腹板承担了截面上全部的剪力,剪应力沿梁高均匀分布。同时分别基于弹性和塑性分析,定性地说明了波形钢腹板组合箱梁在抗弯方面的优越性。
(3)采用小挠度线性理论,将局部屈曲和整体屈曲板件分别比拟成四边受剪的矩形板和正交异性板,推导了各自的临界剪应力计算公式。参照美国Hamilton教授的42个波形钢腹板试件的模型试验情况和试验结果,并对其进行了... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-11 |
|
第1章 绪论 |
11-25 |
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1.1 波形钢腹板组合箱梁的优点及应用现状 |
11-17 |
|
1.1.1 传统混凝土腹板箱梁的缺陷 |
11-12 |
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1.1.2 对传统混凝土腹板箱梁的常见改进方法 |
12-14 |
|
1.1.3 波形钢腹板组合箱梁的突出优势及应用现状 |
14-17 |
|
1.2 波形钢腹板组合箱梁桥的构造特点和设计施工实例 |
17-23 |
|
1.2.1 波形钢腹板组合箱梁的结构构造和常用施工方法 |
17-19 |
|
1.2.2 波形钢腹板的形状 |
19 |
|
1.2.3 波形钢腹板组合箱梁的结合部 |
19-22 |
|
1.2.4 实桥简介 |
22-23 |
|
1.3 国内外研究现状 |
23-24 |
|
1.4 本文的研究内容和技术路线 |
24-25 |
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第2章 波形钢腹板组合箱梁弯曲基本受力性能分析及试验研究 |
25-37 |
|
2.1 基本受力性能 |
25-29 |
|
2.1.1 波形钢腹板的纵向刚度及波形钢腹板组合箱梁的轴向刚度 |
25-27 |
|
2.1.2 弯曲正应变分布及抗弯刚度 |
27 |
|
2.1.3 剪应力分布及剪切刚度 |
27-28 |
|
2.1.4 波形钢腹板组合箱梁抗弯的优越性定性探讨 |
28-29 |
|
2.2 波形钢腹板组合箱梁的试验研究 |
29-36 |
|
2.2.1 试验目的 |
29 |
|
2.2.2 试验简述 |
29-34 |
|
2.2.3 试验结果 |
34-36 |
|
2.3 本章小结 |
36-37 |
|
第3章 波形钢腹板剪切屈曲的弹性理论分析 |
37-50 |
|
3.1 概述 |
37-39 |
|
3.1.1 抗剪强度验算 |
37 |
|
3.1.2 剪切屈曲验算 |
37-39 |
|
3.2 波形钢腹板局部屈曲的临界荷载 |
39-43 |
|
3.2.1 在剪应力作用下矩形板的屈曲 |
40-42 |
|
3.2.2 波形钢腹板的局部屈曲 |
42-43 |
|
3.3 波形钢腹板整体屈曲的临界荷载 |
43-48 |
|
3.3.1 正交异性板在剪切荷载作用下的屈曲平衡方程 |
43-44 |
|
3.3.2 波形钢腹板的整体屈曲 |
44-48 |
|
3.4 临界荷载进入塑性状态的处理 |
48-49 |
|
3.5 本章小结 |
49-50 |
|
第4章 波形钢腹板剪切屈曲的非线性有限元分析 |
50-84 |
|
4.1 概述 |
50 |
|
4.2 Hamiltom 的试验简介 |
50-54 |
|
4.3 Hamiltom 的试验梁的空间有限元分析 |
54-70 |
|
4.3.1 有限元模型及非线性求解方法 |
54-63 |
|
4.3.2 分网密度 |
63 |
|
4.3.3 初始几何缺陷的取值方法 |
63-65 |
|
4.3.4 与试验结果对比 |
65-69 |
|
4.3.5 波形钢腹板屈曲全过程的剪切荷载—侧移曲线 |
69-70 |
|
4.4 初始缺陷敏感度分析 |
70-77 |
|
4.5 与理论公式结果的比较及设计建议 |
77-82 |
|
4.6 本章小结 |
82-84 |
|
第5章 体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯全过程的试验研究及理论分析 |
84-114 |
|
5.1 试验梁弯曲破坏形态简介 |
84-85 |
|
5.2 受弯全过程分析程序的编制原理 |
85-94 |
|
5.2.1 基本假定 |
86 |
|
5.2.2 材料的本构关系 |
86-88 |
|
5.2.3 截面N－M—φ关系 |
88-90 |
|
5.2.4 体外索应力增量的求解 |
90-91 |
|
5.2.5 程序的总框图 |
91-94 |
|
5.3 程序计算值与试验结果的对比 |
94-97 |
|
5.4 参数分析 |
97-108 |
|
5.4.1 体外索二次效应的影响 |
97-99 |
|
5.4.2 跨中添加中横隔板的影响 |
99-102 |
|
5.4.3 跨高比的影响 |
102-105 |
|
5.4.4 受拉区普通钢筋数量的影响 |
105-108 |
|
5.5 正截面抗弯极限承载能力计算方法的探讨 |
108-112 |
|
5.5.1 体外索在极限状态下的应力增量 |
108-110 |
|
5.5.2 体外索至截面受压区边缘的极限距离 |
110-111 |
|
5.5.3 正截面抗弯极限承载能力 |
111-112 |
|
5.6 本章小结 |
112-114 |
|
结论 |
114-116 |
|
参考文献 |
116-119 |
|
致谢 |
119-120 |
|
附录A（攻读学位期间所发表的学术论文目录） |
120 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.104454 |
