波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲 性能分析及试验研究

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1、波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究　第37卷第11期　2004年11月土　木　工　程　学　报CHINACIVILENGINEERINGJOURNALVol137No111Nov.2004波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究宋建永1,2　张树仁　王　彤　吕建鸣231(1交通部公路科学研究所　2哈尔滨工业大学　3辽宁省交通高等专科学校)摘要:波纹钢腹板体外预应力组合梁作为一种新颖高效的桥梁结构正在引起广泛关注。在对波纹钢腹板的抗弯性能进行理论分析与试验验证的基础上,合理简化

2、计算模型,建立了受弯条件下波纹钢腹板体外预应力组合梁全过程非线性分析的计算方法和计算程序。分析中计入了材料非线性的影响,能综合考虑不同加载方式、不同截面形式、不同转向和布索形式多种情况,并能计算从加载到破坏各个阶段下混凝土、钢筋、预应力索的应力和梁的挠度。最后对四片波纹钢腹板体外预应力简支梁进行了弯曲破坏试验,并与全过程非线性分析程序计算结果进行了对比分析,。关键词:体外预应力;波纹钢腹板;组合梁;全过程分析;非线性;抗弯中图分类号:TU378　　文献标识码:A文章编号:10002131X(20

3、04)1120050206ATHEORECTICALANALYSISANDLTHEFLEXURALBEHAVIOROFEXTERNALLYBEAMWITHCORRUGATEDSTEELWEBS1,2　ZhangShuren　WangTong　LüJianming231(1ResearchofHighwayofMinistryofCommunications　2HarbinInstituteofTechnology　3LiaoningProvincialCollegeofCommunication

4、s)Abstract:Prestressedcompositebeamswithcorrugatedsteelwebs,asnovelandeffectivestructures,arearousingwidecon2cerns.Themechanicalbehaviorofexternallyprestressedcompositebeamswithcorrugatedsteelwebsisinvestigatedandanal2ysedbyusinganonlinearall2stage2a

5、nalysisprogram,takingaccountoftheinfluenceofmaterialnonlinearity.Stressesandstrainsinconcreteandtendonareobtainedforallloadingstages,fromstarttofailure.Fourbeamswithcorrugatedwebsaretestedtobendingfailure.Comparisonsbetweenthetheoreticalandtestingres

6、ultsaresatisfactory.Parametricstudyisconduct2edtoexaminetheeffectsofreinforcements.Keywords:externalprestress;corrugatedsteelweb;compositebeam;allstageanalysis;nonlineariety;flexuralbehavior合梁全过程非线性分析的计算方法和计算程序。基本1　概　　述波纹钢腹板预应力组合梁作为一种新颖高效的桥[1,2]梁结构正在

7、引起广泛关注。这种结构不但具有传统体外预应力结构的优点,而且用波纹钢腹板代替混凝土腹板,进一步降低了结构自重,加快了施工进度。与传统的纵向加劲平面钢腹板相比,波纹钢腹板不需设置纵向加劲肋来防止其屈曲发生。这种结构在法国和日本得到了较为广泛的应用,国内对这种结构的认识和研究才刚刚开始。本文在对波纹钢腹板抗弯性能进行理论分析和试验验证的基础上,合理简化计算模型,建立了受弯条件下波纹钢腹板体外预应力组收稿日期:2002-12-20分析方法是将梁体的截面变形曲率沿纵向积分来求解梁体的变位,同时建立体外索

8、与梁体变位的变形协调方程,采用反复迭代法求解梁从加载到破坏各个阶段下混凝土、钢筋、预应力索的应力、应变和梁的挠度。本文提出的计算方法中计入了材料非线性的影响,能综合考虑不同加载方式、不同截面形式、不同转向和布索形式多种情况。为了验证本文提出的理论分析方法的正确性和进一步了解该类结构的力学性能,进行了四片波纹钢腹板体外预应力混凝土简支梁的弯曲破坏试验,试验结果与全过程非线性分析程序计算结果之间吻合良好,试验结果表明该方法可以较好地反映此类梁在受弯状态下的工作性能,为进一步研究此类结构奠定了基础。