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1、弯曲荷载下钢混组合梁腹板稳定性试验研究钢- 混组合梁桥不仅具有受力性能良好、较好的抗震性能、自重轻、施工方便等优点 , 较大的跨越能力是钢 - 混组合梁桥另一显著优点。 当对桥梁跨径需求较大时 , 钢- 混组合梁桥是优先考虑的桥梁结构形式。随着钢 - 混组合梁桥跨径的增大 , 钢 - 混组合梁桥的腹板高度也随之增加 , 一般的大跨径钢 - 混组合梁桥的高跨比为 1/201/25 。钢 - 混组合梁桥中腹板高度的增加 , 对钢 - 混组合梁桥的设计提出了新的挑战 , 我国现有的桥梁设计规范在一定程度上并不能满足钢 - 混组合梁桥腹板的设计与验算要求。钢- 混组合梁桥中腹板的稳定性问题归根结底还是
2、板件稳定性问题 , 而板件边界条件的确定是进行板件稳定性问题研究分析的关键 , 目前板件稳定性分析理论对板件的边界条件主要采用两种简化形式 : 四边简支边界与四边嵌固边界。 钢-混组合梁桥中 , 混凝土桥面板与钢主梁之间主要是通过剪力钉进行连接。混凝土桥面板、 剪力钉、钢主梁翼缘对腹板均会产生弹性转动约束作用, 钢-混组合梁桥钢腹板边界具有明显的弹性转动约束特征, 实际边界是介于简支边界与嵌固边界之间。 本人所在课题组研究了剪力钉布置方式、结构尺寸、材料参数等影响因素对组合翼缘弹性转动约束系数的影响 , 并推导了考虑剪力钉布置方式、结构尺寸、材料参数等影响因素的组合翼缘弹性转动约束系数的计算公
3、式及钢 - 混组合梁腹板临界屈曲应力计算公式, 开展了剪切荷载下钢 - 混组合梁的腹板屈曲试验研究工作 , 采用试验手段验证了剪切荷载下上述公式的适用性与正确性。本文在以上研究基础上完成了弯曲荷载下钢- 混组合梁腹板稳定性试验研究工作 , 主要完成工作如下 :(1) 分析国内外关于板件稳定性的研究现状。通过查阅大量国内外文献 , 对国内外关于板件稳定性的研究现状进行深入了解, 分析现有研究存在的不足之处 , 说明开展弯曲荷载下钢 - 混组合梁腹板稳定性试验研究的重要意义 , 在本人所属课题组之前关于钢- 混组合梁腹板稳定性的研究基础上针对这些不足引出本文的研究主要内容与拟解决的关键科学问题。(
4、2) 介绍钢 - 混组合梁腹板弯曲屈曲分析理论。 详细介绍了考虑剪力钉布置方式、结构尺寸、材料参数等影响因素的组合翼缘弹性转动约束系数 的计算公式 ,在此基础上介绍了弹性转动约束边界的钢- 混组合梁腹板弯曲临界屈曲应力的计算公式 , 为后续开展弯曲荷载下钢- 混组合梁腹板稳定性试验研究奠定理论基础。(3) 钢- 混组合梁腹板弯曲屈曲有限元数值分析。采用有限元数值分析方法,运用 ANSYS软件对钢 - 混组合模型试验梁进行建模, 对两点集中荷载下有限元模型的屈曲特性进行了分析。获得了试验梁有限元模型的跨中竖向位移、腹板平面外位移、 应力分布、屈曲模态等有限元分析结果。通过有限元分析结果与本文公式计算结果的对比, 验证本文计算公式的正确性。(4) 钢- 混组合梁腹板弯曲屈曲试验研究。采用试验手段 , 对弯曲应力作用下钢 - 混组合模型试验梁的弯曲屈曲特性开展了研究。通过试验结果与本文公式计算结果的对比 , 对本文弯曲临界屈曲应力计算公式的正确性进行验证。 试验还研究了剪力钉布置方式对组合翼缘弹性转动约束系数 与腹板弯曲临界屈曲应力的影响规律, 获得了弯曲应力作用下不同剪力钉布置方式的钢 - 混组合模型试验梁的屈曲模态与弯曲临界屈曲应力试验结果。