纵肋上置式钢-混组合桥面板力学性能分析

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1、摘要纵肋上置式钢-混组合桥面结构是对工程界提出的基于轻质混凝土刚性下面层复合铺装结构和传统正交异性钢桥面板的改进。它极大地改善了正交异性钢桥面板纵横肋连接处的疲劳问题和钢桥面板铺装层病害等问题。纵肋上置钢混组合桥面板是一种新型的桥面结构体系，由于将桥面板的纵肋上置并形成PBL剪力连接件，钢材与混凝土形成组合结构，其受力性能不同于普通铺装的正交异性桥面板。本文对钢混凝土界面力学性能进行了研究，通过PBL剪力连接件的推出模型试验，得出其破坏模式和承载力计算方法。运用有限元数值模拟方法，对新型钢-混组合桥面板受力模式能否满足实际工程需要的可行

2、性进行分析，为这一新型结构的推广应用提供相应的理论支持。本文的主要研究成果和结论如下：（1）采用纵向刚度等效原则，通过传统正交异性桥面板得出此新型钢-混凝土组合桥面板的结构形式和估算参数，结合钢混组合结构特点，提出此新型组合桥面板的设计控制指标：混凝土层最大拉应力；混凝土与钢板间的层间剪应力；桥面板的局部变形。（2）PBL连接件的推出和疲劳试验得出：混凝土破坏是主要破坏模式；贯穿钢筋对结构极限承载力和延性都有很大提高；抗剪切滑移刚度只与孔内混凝土面积有关，并通过实验数据拟合出弹性阶段的抗剪滑移刚度。（3）建立新型钢-混组合桥面板的“壳-

3、实体”三维有限元模型，得到最不利荷载位置。通过分析得出，横向荷位对组合结构各参数几乎无影响，而纵向荷位由于小横肋的存在对结构影响显著。混凝土层的最大纵向拉应力大于横向拉应力，为第一控制指标。组合结构荷载作用时局部效应不明显，力学性能优于传统钢桥面铺装结构。（4）在最不利荷载作用下，分析了各个因素对混凝土-钢板组合结构各控制指标的影响。分析结果表明，主梁腹板间距、混凝土板厚以及钢面板厚度对混凝土纵向最大拉应力影响最为显著，其次是小横隔高度和形式，而大小横隔间距和上置纵肋间距对混凝土受力影响较小。（5）通过参数分析，给出了适用于大跨径和中等

4、跨径钢桥面板构造参数取值的合理建议。关键词：纵肋上置式；钢混组合桥面板；PBL；破坏模式；设计控制指标IAbstractTheRC(ReinforcedConcrete)compositebridgedeckwithupperlongitudinalribisasuperiortypeofstructurethanthatofthelightweightconcretecompositepavementstructureundertherigidlayerandtraditionalorthotropicsteelbridgepanel

5、whichhasgreatlyimprovedthefatigueproblemsoforthotropicsteelbridgepanelverticalandhorizontalribatthejointsandtheearlydiseasesofsteelbridgedeckpavementlayer.UpperlongitudinalribRCcompositebridgedeckisanewdeckstructuresystemthatplacesthelongitudinalribattheupperlayer.AstheP

6、BLshearconnectorsandsteelandconcreteformatedcompositestructure,thestructuralbehaviorisdifferentfromordinaryorthotropicbridgedeckpavementandthedesigncontrolindexisdifferent,either.Inthispaper,theinterfacemechanicalpropertyofsteelandconcretewasstudiedbyshearlaunchandfatigu

7、etest,andthefailuremodeandbearingcapacitycalculationmethodwasobtained.Thispaperalsoverfiedwhetherthenewcombinationbridgepanelcouldmeettheneedofpracticalengineeringbasedonthefiniteelementmethod,thenprovidedthecorrespondingtheoreticalsupportfortheapplicationofthisnewstruct

8、ure.Themainresearchresultsandconclusionsareasfollows:(1)Thenewcompositebridgedeckstructureformanditsdes