车辆荷载作用下压型钢板-混凝土组合桥面板受力特性和疲劳性能研究

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1、硕士学位论文车辆荷载作用下压型钢板-混凝土组合桥面板受力特性和疲劳性能研究STUDYONTHEMECHANICALCHARACTERISTICSANDFATIGUEPERFORMANCEOFPROFILEDSTEELSHEETING-CONCRETECOMPOSITEBRIDGEDECKSUNDERVEHICLELOADING董自亮哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：U446.3学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文车辆荷载作用下压型钢板-混凝土组合桥面板受力特性

2、和疲劳性能研究硕士研究生：董自亮导师：王宗林教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：交通科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U446.3SchoolCode:10213U.D.C:624SecurityClassification:PublicDissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringSTUDYONTHEMECHANICALCHARACTERISTICSANDFATIGUEPERF

3、ORMANCEOFPROFILEDSTEELSHEETING-CONCRETECOMPOSITEBRIDGEDECKSUNDERVEHICLELOADINGCandidate：DongZiliangSupervisor：Prof.WangZonglinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：BuildingAndCivilEngineeringSchoolofTransportationScienceAndAffiliation：E

4、ngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要压型钢板-混凝土组合板由于其便于施工、结构美观等众多优势备受学者关注，在钢-混凝土组合桥梁中得到广泛应用。研究其力学特性和疲劳性能是大量推广这种新型组合结构的必要前提。目前国内外针对这种组合板的研究大多集中于纵向剪切承载力方面，对于其粘结滑移机理、刚度计算等研究仅有少量文章涉及。关于其作为桥

5、面板结构在车辆荷载反复作用下的疲劳设计方法并没有形成规范。本文为弥补这些研究的不足，对组合板的刚度计算进行了推导；对压型钢板-混凝土组合桥面板的疲劳验算方法进行了讨论；并针对实例桥梁进行了分析，给出了改善其疲劳性能的措施。针对组合界面的粘结滑移对组合板受力特性的影响，对组合板的变形与内力分量进行了理论推导，并使用MATLAB编程求解。跨中挠度与端部滑移量计算结果与试验吻合较好。受力特性分析发现，增大组合界面抗剪刚度或设置端部栓钉可以有效提高组合板刚度，但对于具有良好粘结作用的组合板这种提高程度大大降低

6、。为分析车辆荷载作用下压型钢板-混凝土组合桥面板的疲劳性能，建立了苏丹喀士穆阿尔发亚桥全桥有限元模型，采用国内外标准疲劳车作为车辆荷载，计算并分析了组合桥面板界面剪应力幅值。对国内外钢-混凝土组合桥梁疲劳设计规范进行了综述，结合文献的疲劳试验研究，开展了组合板疲劳设计方法的研究。基于此，对实桥进行了疲劳验算，计算结果表明，苏丹喀士穆阿尔发亚桥的桥面板疲劳性能不能满足设计要求，桥梁使用寿命期内组合界面的抗剪切性能会明显退化，从而产生疲劳破坏。鉴于此，对该桥面板开展了参数分析，参数变化包括压型钢板厚度、压

7、型钢板截面几何形状、混凝土强度等级、混凝土板厚度，最后给出了减小疲劳荷载对其影响的措施。计算分析表明，压型钢板厚度、截面几何形状对板端界面剪应力幅值影响较大；混凝土强度等级对组合板疲劳性能影响较小。关键词：压型钢板；粘结滑移；车辆荷载；刚度；疲劳设计-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文ABSTRACTProfiledsteelsheeting-concreteconcretecompositeslabhasattractedmuchattentionfromscholarsbecauseofitsmu

8、ltiplestrengthslikeconveniencesofconstructionandbeautifulstructure.Besides,ithasbeenextensivelyappliedtothefieldofsteel-concretecompositebridges.Studyingitsmechanicalpropertiesandfatiguepropertiesisanecessaryprerequisitetopromote