曲线段钢-混凝土组合连续梁桥受力行为数值研究

摘要

港珠澳大桥CB05标段的第一联与第二联是曲线段的钢-混凝土组合连续箱梁桥，其中平曲线半径R=5500m。曲线段施工方法采用与直线段相近的施工工艺。随着直线段的顺利完工，在总结之前施工过程中遇到的问题，考虑到曲线段受力更加复杂，而且没有现实可用的经验借鉴。不仅如此，在以桥梁整个寿命周期的综合经济效益来考虑，必须对在运营阶段中可能出现的不易处理的问题提前进行相应的数值分析，分析可能带来的影响并且提出改进的措施。
　　本文借助于大型有限元软件Midas/FEA，该软件适合进行精细地有限元计算。通过模拟桥位实际温度场改变与运营期间可能出现的最不利情况进行准确地数值模拟，分别进行了组合梁桥细部与整体受力性能的分析。最后引入高性能钢材，对钢梁原设计方案进行部分修改，通过有限元分析验证其受力合理性。本文提取模型数据（理论数据）的同时，与现场的实际数据采集结果进行相应的对比分析，达到检验模型正确性与指导现场施工的目的。
　　研究的主要内容与成果如下:
　　①总结归纳了连续组合梁受力性能的分析理论。
　　②对组合梁的细部进行研究，在长悬臂桥面板最外侧的行车道出现车辆时，组合梁在跨径方向上的有横向加劲肋截面与非加劲肋截面相应顶板剪力钉群的抗拔力不同，对这种情况下剪力钉的受力做初步探索分析。
　　③针对组合梁在成桥状态下六跨一联的组合梁可能出现的偏载，温度场改变等因素引起组合梁受力的变化，分别讨论偏心荷载（活载）、温度荷载及二者的联合作用下组合梁抗扭性能并进行了详细的分析。检验在目前的设计下是否安全及出现问题后的对策研究。
　　④对高性能钢材在国内外发展现状进行了总结，分析了高性能钢材的性能及其存在的问题及使用范围，开展了其在钢-混凝土组合梁中应用的初步探索。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 组合结构桥梁的发展概况

1．2．1 组合结构的基本概念

1．2．2 组合结构桥梁的分类

1．2．3 组合结构桥梁的发展

1．3 钢-混凝土组合连续梁桥研究进展

1．3．1 钢-混凝土组合梁连续梁桥在国外的研究

1．3．2 钢-混凝土组合连续梁桥梁在国内的研究

1．4 曲线梁桥的发展概况

1．4．1 曲线梁桥在国外的发展

1．4．2 曲线梁桥在国内的发展

1．5 本文主要工作

1．5．1 已有的主要研究工作

1．5．2 本文主要工作

第二章 连续组合梁受力分析与理论研究

2．1 负弯矩作用下连续组合梁性能研究

2．1．1 弹性抗弯承载力

2．1．2 塑性抗弯承载力

2．1．3 整体稳定性分析

2．2 钢-混凝土组合连续箱梁桥正常使用阶段验算

2．2．1 裂缝宽度限值与配筋要求

2．2．2 裂缝宽度的计算

2．2．3 连续组合梁的挠度计算

2．3 箱形组合梁扭转分析

2．3．1 薄壁理论分析

2．3．2 构造要求

2．4 本章小结

第三章 有限元模型的建立

3．1 有限元法分析理论的简介

3．2 有限单元法的分析步骤

3．3 利用有限元软件建模

3．3．1 工程概况

3．3．2 组合梁施工过程

3．3．3 模型参数的选择

3．3．4 建立模型

3．4 本章小结

第四章 曲线段组合梁剪力钉受力分析

4．1 偏心活载作用下剪力钉受力分析

4．1．1 有限元模型

4．1．2 拉拔力分析

4．1．3 结果讨论

4．2 温度荷载作用下剪力钉受力分析

4．2．1 升温

4．2．2 降温

4．3 本章小结

第五章 曲线段连续组合梁桥弯扭性能分析

5．1 概述

5．2 作用偏心荷载

5．2．1 简支状态下作用偏心荷载

5．2．2 成桥状态下作用偏心荷载

5．3 作用温度荷载

5．3．1 整体升温

5．3．2 整体降温

5．4 同时作用偏心荷载与温度荷载

5．4．1 整体升温+偏心荷载

5．4．2 整体降温+偏心荷载

5．5 本章小结

第六章 高性能钢材在组合梁上的应用初探

6．1 概述

6．2 高性能钢在国外的发展

6．3 高性能钢在国内的发展

6．4 高强度钢材性能

6．4．1 力学性能

6．4．2 加工性能与可焊性

6．4．3 抗腐蚀性能

6．4．4 高性能钢-混组合梁桥特点

6．5 高强度钢存在的问题

6．5．1 稳定性

6．5．2 高强度钢材的疲劳抗力

6．6 高强钢应用在组合梁上

6．7 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果