带开孔板剪力连接件的波形钢-混凝土组合桥面板受力性能研究

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1、分类号:U4410710-2015221004专业硕士学位论文带开孔板剪力连接件的波形钢-混凝土组合桥面板受力性能研究刘迅导师姓名职称孙胜江副教授专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年5月1日论文答辩日期2018年5月15日学位授予单位长安大学ResearchonMechanicalBehaviorofCorrugatedSteel-concreteCompositebridgedeckwithPBLConnectorsAThesisSubmittedfortheDegreeofMa

2、sterCandidate：LiuXunSupervisor：Prof.SunShengjiangChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论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。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，

3、知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要波形钢-混凝土组合桥面板是基于钢-混组合结构发展而来的新型结构形式，其相比传统钢筋混凝土板自重更轻且能充分发挥钢和混凝土两种材料特性，相比于钢桥面板（正交异性板）有更好的抗疲劳性能。但对这种新型结构的研究尚未完善，为了探究带PBL剪力连接件的波形钢-混凝土组合桥面板受力性能，改善

4、组合桥面板钢-混界面间隙量过大的现状，将波型钢-混凝土组合桥面应用于实际工程中。利用有限元仿真模拟，对PBL剪力连接件、波形钢-混凝土组合桥面板进行分析。论文的主要研究内容如下：（1）利用通用有限元软件ANSYSWorkbench对PBL剪力连接件的推出试验进行有限元模拟分析。探讨分析PBL剪力连接件的厚度、孔径大小、开孔数目、材料强度、横向贯穿钢筋等因素对其受力特性的影响。分析表明，PBL剪力连接件的开孔可以明显提高其承载能力，减少界面间滑移量，增强钢、混凝土两种材料的协同工作能力；PBL剪力连接件抗滑极限荷载与孔数

5、正相关，但其增加的幅度呈减小趋势；PBL剪力连接件中的混凝土榫将在相对于极限荷载较小的作用下逐渐开始破坏，PBL剪力连接件孔径增加不能明显提高混凝土榫的破坏荷载。（2）利用通用有限元软件ANSYSWorkbench对不同跨径的波形钢-混凝土组合桥面板进行有限元受力分析，重点研究其荷载-滑移性能、钢-混界面间隙量、抗弯承载能力。得出在波形钢-混凝土组合桥面板的波形钢边缘和波峰处置处加入栓钉，能够很好的解决组合桥面板跨中位置处钢板掀起问题，同时栓钉的加入能够提高组合桥面板的抗弯、抗滑移限承载能力，降低界面间的滑移量。（3）

6、借鉴压型钢板-混凝土组合板承载能力计算公式、钢板-混凝土组合桥面板抗弯承载力计算公式，提出适用于本文研究的波形钢-混凝土组合桥面板的抗弯承载能力理论计算公式。计算表明，该公式和有限元计算结果有良好的吻合度，并且随着跨径的增大吻合度呈提高趋势，可以为实际工程计算提供参考。（4）根据《公路钢结构桥梁设计规范》和实际应用需要，对波形钢-混凝土组合桥面板提出2个综合优化目标，利用ANSYSWorkbench平台响应面优化模块和参数相关性模块对波形钢-混凝土组合桥面板进行多目标优化设计。选取MOGA迭代算法(多目标遗传算法)得到

7、满足约束条件的优化设计方案。通过对比设计指标优化前后的变化，表明优化效果良好。I关键词：PBL剪力连接件，波形钢-混凝土组合桥面板，数值模拟，承载能力，优化设计IIAbstractCorrugatedsteel-concretecompositedeckslabisanewtypeofstructuredevelopedbasedonsteel-concretecompositestructure.Comparedwiththetraditionalreinforcedconcreteslab,ithaslighter

8、weightandcangivefullplaytothetwomaterialpropertiesofsteelandconcrete.Comparedwithsteelbridgedeck(orthotropicplate),ithasbetterfatigueresistance.However,thestudyofthis