双层交通混凝土箱梁复合受力性能试验研究与分析

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1、密级：公开中图分类号：U448.21硕士学位论文双层交通混凝土箱梁复合受力性能试验研究与分析国家自然科学基金资助项目（项目编号：51378202）研究生：李杰导师：祝明桥学科：土木工程研究方向：结构工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterExperimentalstudyandAnalysisoncompositestressperformanceofdoubledeckconcreteboxgirderNationalNaturalScienceFundProject(GrantNo.:5137820

2、2)Candidate：LiJieSupervisorandRank：ZhuMingqiao,Professor双层交通混凝土箱梁复合受力性能试验研究与分析国家自然科学基金资助项目（项目编号：51378202）学位类型学术型学位作者姓名李杰作者学号15010202003学科（专业学位类别)土木工程研究方向（专业领域)结构工程导师姓名及职称祝明桥教授实践导师姓名及职称所在学院土木工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何

3、其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要本文结合国家自然科学基金项

4、目“面向双层交通混凝土箱梁受力机理及设计方法研究”（项目批准号：51378202），在双层交通混凝土箱梁试验模型进行了复合受力抗扭弹性试验和全过程破坏试验的基础上，应用ABAQUS有限元软件对双层交通混凝土箱梁复合受力性能试验进行了全过程模拟分析，并在此基础上进行了箱梁模型相关参数对箱梁抗扭刚度的影响及不同荷载工况作用下对箱梁受力性能的影响分析。论文主要工作如下：（1）对双层交通混凝土箱梁试验模型建立有限元分析模型，对试验箱梁在相应的荷载工况下从加载至破坏的整个过程进行了模拟，并作对比分析，分析结果与试验结果吻合良好，验证了ABAQUS软件建立的分析箱

5、梁模型和模拟方法的可靠性和准确性。（2）对双层交通混凝土箱梁腹板开孔参数进行了弹性有限元分析，包括箱梁扭转刚度随腹板开孔率变化曲线、箱梁扭矩-线扭转角曲线、箱梁刚度随腹板孔洞数量变化曲线，得到了箱梁腹板开孔率、腹板孔洞形状及孔洞数量对箱梁扭转刚度的影响规律，并在此基础上提出了有效的箱梁腹板孔洞的设计建议。（3）在箱梁梁端各放置4个支座，对双层交通混凝土箱梁跨内加劲肋上边节点进行加载并进行了弹塑性有限元分析，包括荷载-位移曲线、混凝土（钢筋）应变随荷载变化分布图，从而得到了此荷载工况下箱梁的破坏形态。同时也对箱梁跨内加劲肋下边节点加载和上下边节点同时加载

6、两种荷载工况进行分析，对比三种工况下的混凝土应力图、损伤图及钢筋应变分布图，分析得到了三种工况作用下箱梁混凝土的应力相差不大，箱梁跨内加劲肋下边节点加载比上边节点加载时的混凝土应力大4.9%，因此三种荷载工况下下边节点加载为最不利荷载工况，从而证明了箱梁加劲肋上下层之间的传力性能较好，加强了箱梁上下层之间的整体性能。（4）在箱梁梁端各放置4个支座，对箱梁内设加劲环和内设横隔板（加劲环封闭）两种情况进行了弹塑性有限元分析，对比两种情况下的混凝土应力分布图、挠度沿箱梁宽度分布曲线；通过分析，在试验箱梁模型的基础上，箱梁内设加劲肋有效改善了箱梁的横向受力性能

7、及减小箱梁边箱室的局部变形。因此，为提高箱梁的横向受力性能，将箱梁加劲环加厚，当加劲环加厚所占的体积与横隔板多出未加厚加劲环的体积比为1.37时，箱梁内设加劲环时箱梁的横向受力性能得到有效改善，基本可等效为内设横隔板的情况，箱梁加劲环有效加强了横向刚度以及箱室抵抗畸变的能力。关键词：箱梁；双层交通；复合受力；开孔率；弹塑性iiiAbstractThispaperisbasedontheNationalNaturalScienceFoundationofChina"Researchonthemechanismanddesignmethodofdouble

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