曲底板混凝土箱梁抗弯性能及设计方法研究

摘要

曲底板截面（俗称鱼腹形截面）箱梁作为现代城市混凝土箱梁桥常用的一种结构形式，具有造型优美、桥下净空较大及抗弯、抗扭性能良好等诸多优势，可以有效解决大型高架桥梁对沿线桥下空间的过大占用问题，在今后的桥梁工程领域拥有广阔的应用前景。目前国内外学者有关曲底板混凝土箱梁的研究以设计方案及施工技术方面较多，涉及其正截面受力性能的研究却很少。
　　本文以湖北省鄂州市吴楚大道工程武四湖大桥为依托，对曲底板混凝土箱梁的空间力学性能和设计方法进行了研究，主要内容及结论有：
　　（1）采用空间实体有限元法，对比分析了曲底板截面连续箱梁与相应普通箱梁的剪力滞效应，讨论了现行规范有关翼缘有效分布宽度的计算规定对曲底板截面箱梁的适用性。结果表明：集中荷载和均布荷载作用下，曲底板箱梁除中支点截面边腹板处受拉顶板局部的剪力滞系数与普通箱梁相差较大（偏小约35％）外，其余位置处两类箱梁的剪力滞系数相近，跨中截面的最大剪力滞系数比普通箱梁增大8.9%、中支点截面减小3.4%。曲底板截面连续箱梁底板的翼缘有效宽度系数较顶板的相应值大，因此设计时可偏安全取用顶板的相应值；各跨中部梁段顶板的翼缘有效宽度系数较普通箱梁相应的规范计算值小23.4%~27.7%，支点顶板的翼缘有效宽度系数则偏大0.2%~17.2%，因此曲底板截面连续箱梁的跨内中部截面翼缘有效宽度系数不宜沿用规范针对普通截面箱梁的相应值，为应用方便，文中提出了该系数计算的解析式，而支点的翼缘有效宽度系数可偏安全地采用规范计算值。
　　（2）建立曲底板截面混凝土简支箱梁的空间梁格模型，对其偏载效应进行了分析，提出了按各纵梁实际荷载横向分布系数来计算偏载系数的简化公式，探讨了工程中常用的偏载系数近似计算方法对曲底板截面箱梁的适用性。结果表明：经验系数法的估计值偏小，偏心压力法和修正偏心压力法的计算值均偏大，因此采用偏心压力法和修正偏心压力法近似计算其偏载系数偏于安全。本文根据有限元结果建议曲底板箱梁的偏载系数取1.2。
　　（3）编制了预应力曲底板箱梁受力全过程的非线性分析程序，以某破坏性试验梁为算例验证了程序的正确性；提出了将曲底板截面等效为工字形截面，进而计算其正截面抗弯承载力的简便方法；根据梁格划分后的各工字梁对正截面抗弯承载力的贡献比例给出了曲底板箱梁正截面抗弯承载力设计的建议。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 曲底板箱梁的工程应用

1.3 曲底板箱梁受力性能的研究现状

1.4 箱梁空间效应的研究现状

1.5 混凝土梁桥非线性分析的研究现状

1.6 本文研究的内容

第2章 曲底板混凝土连续箱梁的剪力滞效应

2.1 模型建立

2.2 剪力滞效应分析方法

2.3 分析模型验证

2.4 剪力滞系数的横向分布

2.5 宽跨比对剪力滞效应的影响分析

2.6 翼缘有效宽度

2.7 本章小结

第3章 曲底板混凝土箱梁的偏载效应

3.1 偏载系数的定义

3.2 偏载系数计算方法

3.3 偏载系数的计算

3.4 本章小结

第4章 预应力曲底板混凝土箱梁弯曲性能分析

4.1 工程背景

4.2 预应力曲底板混凝土箱梁非线性全过程数值分析

4.3 预应力曲底板箱梁正截面抗弯承载力简化计算

4.4 本章小结

结论与展望

主要结论

有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

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