钢-混凝土双面结合连续梁翼板有效宽度分析及试验梁设计

摘要

钢-混凝土双面结合梁是20世纪80年代产生的一种新型结构。它是通过在传统的单面结合连续梁的内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板，并同样通过剪力连接件使之与钢梁共同作用。这样，下翼缘混凝土板在很大程度上分担了负弯矩区的压力，减小了钢梁的负担，提高了梁的刚度和承载力。钢-混凝土双面结合梁是用来改善传统的钢-混凝土单面结合连续梁负弯矩区特性的一种合理有效的方法。 钢-混凝土结合梁桥的混凝土翼缘板中存在剪力滞后现象，因此在结合梁的设计计算中引入了有效宽度的概念。现行的有效宽度计算公式的理论推导主要是基于平面应力分布，所反映的仅仅是混凝土板中间层纤维的剪力滞后现象，忽略了纵向压应力沿混凝土板厚度方向的变化。本文第二章考虑“纵向压应力沿混凝土板厚度方向变化”，结合有限元法，研究了双面结合梁有效宽度的计算方法；提出了一个三维的结合梁桥有限元模型并与试验结果进行了比较验证：提供了一个计算结合梁有效宽度的算例，其结果与有限元分析结果吻合良好。 第三章对29根双面结合连续梁进行了非线性有限元分析，并根据上述方法，研究了其跨中截面混凝土桥面板、负弯矩区支点截面下侧混凝土板的有效宽度以及支点截面桥面板中纵向受拉钢筋的有效分布宽度在加载全过程中的变化，对结合梁翼板有效宽度的主要影响因素，包括宽跨比、荷载类型、剪力连接程度、钢材屈服强度和混凝土强度等进行参数分析，拟合出了混凝土翼板分别在跨中单点荷载、两点对称荷载和均布荷载作用下有效宽度的简化计算公式，通过与有限元方法的对比，说明了本文公式的准确性。对受拉钢筋的有效分布宽度参照《混凝土结构设计规范(GB50010-2002)》给出了取值建议。 为了在模型梁试验基础上对双面结合连续梁的力学行为进行深入研究，本文第四章设计了三片双面结合连续梁模型。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1钢-混凝土结合梁的截面形式

1.2钢-混凝土结合梁的特点

1.2.1单面结合梁的特点

1.2.2 双面结合梁的特点

1.3钢-混凝土结合梁的发展历史

1.4梁板体系翼缘有效宽度概念

1.4.1剪力滞后现象

1.4.2翼板有效宽度

1.5本文的研究目的、意义及内容

1.5.1问题的提出

1.5.2本文主要研究内容

第二章钢-混凝土结合梁翼板有效宽度计算方法

2.1有效宽度的研究方法

2.1.1解析法

2.1.2数值分析法

2.2本文采用的有效宽度分析方法

2.2.1 正弯矩区翼板有效宽度计算步骤

2.2.2负弯矩区翼板有效宽度计算

2.2.3有限元模型的建立

2.2.4结合梁翼板有效宽度数值分析算例

第三章钢-混凝土双面结合梁翼板有效宽度的有限元分析

3.1分析模型

3.2 正弯矩区跨中截面翼板有效宽度全过程分析

3.3负弯矩区翼板有效宽度全过程分析

3.4简化计算公式

第四章钢-混凝土双面结合连续梁试验模型设计

4.1试验目的

4.2两种方案的比选

4.2.1模型梁初步设计概况

4.2.2计算分析结果

4.3模型梁概况

4.4模型梁截面设计计算

4.4.1双面结合试验梁跨中截面设计

4.4.2双面结合试验梁中支座截面设计

4.5模型梁跨中及中支座截面的弹性极限承载力计算

4.5.1试验梁跨中截面的弹性极限承载力计算

4.5.2试验梁中支座截面的弹性极限承载力计算

4.5.3计算分析结果

4.6剪力连接件个数计算

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文