单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转性能研究

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1、学校代码：10286分类号：U442.5密级：公开UDC：624学号：139222单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转性能研究研究生姓名：沈孔健导师姓名：万水教授申请学位类别工学博士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年08月27日二级学科名称桥梁与隧道工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席黄侨教授评阅人2018年08月27日博士学位论文单箱多室波形钢腹板组合箱梁扭转性能研究专业名称：桥梁与隧道工程研究生姓名：沈孔健导师姓名：万水教授本论文获国家973计划项目（2012CB026200）、“中央高

2、校基本科研业务费专项资金”与“江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目”（KYLX_0159）以及国家留学基金委（201406090129）资助。STUDYONTORSIONALBEHAVIOROFSINGLE-BOXMULTI-CELLCOMPOSITEBOXGIRDERSWITHCORRUGATEDSTEELWEBSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYSHENKongjianSu

3、pervisedbyProf.WANShuiSchoolofTransportationSoutheastUniversityAugust2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，论文中不包含其他人己经发表或撰写过，除了文中特别加以标注和致谢的地方外。的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研宄生签名：：

4、日期东南大学学位论文使用授权声明东南大学《）》电子杂、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位，可以采用影印论文的复印件和电子文档、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的一论文外，允许论文被查阅和借阅，可以内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理。研宄生签名：

5、导师签名：日期：文＇■．：：＼．摘要摘要波形钢腹板组合箱梁是以波形钢腹板取代传统混凝土箱梁中的混凝土腹板而形成的一种钢-混凝土组合结构。由于波形钢腹板的厚度较小，波形钢腹板组合箱梁的抗扭刚度要比传统混凝土箱梁的小得多。特别是具有较大宽高比的单箱多室波形钢腹板组合箱梁，在偏载的作用下将承受较大的扭矩，扭转效应不容忽视。为揭示单箱多室波形钢腹板组合箱梁的抗扭机理，掌握其在外加扭矩作用下的力学行为，本文采用模型试验研究、有限元分析与理论分析相结合的方法，对单箱多室波形钢腹板组合箱梁的纯扭性能进行了系统性的研究。主

6、要的研究工作和成果如下：（1）在单箱单室波形钢腹板组合箱梁纯扭转分析的既有理论模型RA-STMT和FA-STMT的基础上，引入新的波形钢腹板与混凝土顶底板变形协调关系，将适用于钢筋混凝土构件纯扭转分析的TS-STMT模型和SMMT模型扩展到单箱单室波形钢腹板组合箱梁纯扭性能全过程分析中。经对比，SMMT模型对扭转性能的预测结果优于TS-STMT模型，可更合理地描述钢筋混凝土单元在组合箱梁中的双轴应力应变状态并准确预测组合箱梁的扭转性能，为单箱多室波形钢腹板组合箱梁纯扭转分析模型的开发提供了理论基础。（2）在新设计的扭

7、转试验装置上开展了单箱双室和单箱三室波形钢腹板组合箱梁的纯扭转试验，初步揭示了单箱多室波形钢腹板组合箱梁的抗扭机理。通过试验获得了组合箱梁在外加扭矩作用下的扭矩-扭率全曲线、混凝土顶底板裂缝分布规律、波形钢腹板的破坏模式、混凝土顶底板与波形钢腹板剪应变的变化规律以及钢筋轴向应变的变化规律，为单箱多室波形钢腹板组合箱梁的有限元分析模型和理论分析模型的建立提供了试验依据。（3）采用有限元软件ABAQUS建立了单箱多室波形钢腹板组合箱梁的有限元模型，明确了混凝土本构模型中损伤因子的确定方法，有效模拟了波形钢腹板组合箱梁在纯

8、扭矩作用下的力学行为，进一步揭示了该类结构在纯扭矩作用下的抗扭机理。参数化分析结果表明，在给定范围内，抗扭承载力与横向钢筋配筋率、波形钢腹板的厚度、屈服强度以及横向位置分布近似成线性比例关系，同时可以近似认为抗扭承载力随着混凝土抗压强度和腔室数（2~10室）的增加而线性增大。有限元分析结果表明，离扭转中心越远的腔室内的混凝土顶底板外表面上的剪应