考虑界面滑移效应的钢—混组合梁斜拉桥主梁受力性能研究.docx

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1、考虑界面滑移效应的钢—混组合梁斜拉桥主梁受力性能研究钢-混凝土组合梁桥是一种采用抗剪连接件将钢梁与混凝土桥面板连接成整体并共同受力的桥梁结构形式,充分发挥了桥面板混凝土材料抗压强度高和钢梁钢材抗拉、抗压强度均高的材料特性。对于钢-混凝土组合梁桥,钢梁和混凝土桥面板二者间的连接状况决定了钢-混组合梁的整体受力性能,而钢-混组合梁界面处滑移效应的存在,会影响组合梁桥面板和钢梁的共同受力。钢-混组合梁斜拉桥作为一种钢-混凝土组合梁桥,既具有组合梁桥的特点,又具有斜拉桥跨径大、受力复杂等特点。本文主要研究考虑界面滑移效应的钢-混

2、组合梁斜拉桥主梁的受力性能,完成的工作及成果如下:(1)膨胀混凝土试件剪力钉受力性能及承载力分析。通过6组推出试验,分析膨胀混凝土推出试验试件抗剪承载力、荷载-滑移规律和受力破坏特性,以及剪力钉直径、剪力钉长度、混凝土膨胀剂对剪力钉抗剪性能的影响。通过试验和分析,有如下结论,膨胀混凝土材料对于剪力钉抗剪性能影响较小,膨胀混凝土材料推出试验试件的剪力钉荷载-滑移规律及受力破坏特性与普通混凝土材料试件类似;剪力钉直径是影响膨胀混凝土试件剪力钉抗剪性能的最主要因素,剪力钉长度对于剪力钉抗剪能力影响较小。(2)膨胀混凝土试件推出

3、试验数值模拟研究。建立数值模拟模型,与推出试验结果相验证,并进一步分析剪力钉尺寸等因素对剪力钉抗剪承载力的影响规律,分析推出试验中剪力钉的应力、应变变化规律。有如下结论,对于膨胀混凝土试件,抗剪承载力与剪力钉横截面积成正比关系,剪力钉长度对剪力钉承载力及荷载-滑移曲线的影响较小;剪力钉轴向应力最大值分布在距剪力钉根部约4cm以内,剪应力最大值分布在距剪力钉根部0.5cm内,距剪力钉根部距离越近,应力增长越快,越早达到屈服应力。(3)界面滑移效应对钢-混组合梁斜拉桥主梁受力性能影响数值模拟研究。依托青兰线黄河公路大桥项目,

4、建立钢-混组合梁斜拉桥整桥数值模拟模型,根据实桥工况,选取两种有代表性的施工阶段及两种有代表性的成桥荷载工况,分析组合梁界面滑移分布及界面滑移效应对主梁受力性能的影响。有如下结论,组合梁界面滑移最大值分布在中跨跨中;组合梁界面滑移引起斜拉桥主梁挠度增大,并对组合梁的桥面板及钢箱梁受力产生不利影响,计算时应当加以考虑。(4)钢-混组合梁斜拉桥主梁施工阶段实桥试验研究。依托青兰线黄河公路大桥项目,采用在实桥关键截面埋设温度应变计的方式,开展斜拉桥主梁桥面体系力学性能及梁板协同工作性能实桥试验研究,分析斜拉桥主梁桥面体系的应变

5、应力变化规律及其影响因素,并进一步研究组合梁梁板协同工作性能。有如下结论,湿接缝混凝土浇筑约7天后,湿接缝内部测点的应变值变化大致和测点的温度变化呈反比关系;不同位置的湿接缝,应变变化不相同,存在相对薄弱的位置;施工工况对湿接缝应力应变存在一定影响;温度变化是影响钢箱梁应变应力的重要因素;湿接缝的底面与对应位置的钢箱梁顶板纵桥向应变存在相对应变差,相对应变差值的变化与温度变化大致成正比关系。