波纹钢腹板连续刚构桥PBL剪力键试验与理论研究

摘要

近年来，波纹钢腹板预应力混凝土组合箱桥在国内兴起，具有造型美观、自重较轻、良好的经济性等优点。该桥型的理论研究在国内广泛开展起来，钢腹板与混凝土顶底板连接部位是其中一个关键问题。PBL剪力键因为抗剪刚度大、延性好等特点在此类桥梁中得到大量应用。但目前对该连接件承载力的计算公式繁多且相差较大，原因在于不同研究者往往侧重研究在单一因素影响下的构件承载力或者试验组数较少。论文以小砂沟大桥PBL剪力连接件试验为依托，研究PBL剪力连接件的受力性能。运用有限元法参数化设置多影响因素，对计算结果统计获得PBL剪力键承载力计算公式。论文的主要研究内容如下:
　　(1)收集现有同类型桥梁资料，了解剪力连接件方式应用情况;依据小砂沟大桥连接件设计来制订本试验方案，设计试验模型;
　　(2)应用大型通用有限元软件ANSYS建立试验模型，同已有试验结果进行对比，验证有限元结果的准确性;
　　(3)对PBL剪力键分不含贯通钢筋和含有贯通钢筋两大类进行分别计算，阐述了两类PBL剪力键破坏机理，基于参数化设置详细研究了混凝土强度、钢板孔径、贯通钢筋直径等影响因素对两类构件承载力的影响，分析了各因素对PBL剪力键群中内力分布及重分布的影响，获得了相应结论;
　　(4)考虑对PBL剪力键承载力影响显著的多个因素，总计建立两类构件131组模型进行计算，统计数据结果，拟合出了考虑多因素同时变化时的承载力计算公式。同时用获得的公式计算其他研究者的试验数值，与试验结果以及其他研究者推导的公式计算值对比，验证了论文公式的合理性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 波纹钢腹板的概念与发展

1．1．2 波纹钢腹板PC组合箱梁桥关键问题简述

1．1．3 波纹刚腹板连接件概述

1．1．4 抗剪连接件的设计计算

1．2 国内外工程示例

1．2．1 国外桥例

1．2．2 国内桥例

1．3 PBL剪力连接件研究现状分析

1．4 本文的主要研究内容

第2章 有限元非线性分析的理论与试验

2．1 ansys非线性分析

2．1．1 基本分类

2．1．2 非线性方程求解

2．1．3 非线性分析的难度

2．2 有限元基本理论

2．2．1 破坏准则

2．2．2 混凝土单轴σ-ε关系

2．3 有限元分析模型

2．3．1 单元类型

2．3．2 材料本构关系和破坏准则

2．3．3 网格划分

2．3．4 边界、加载方式

2．3．5 收敛控制

2．4 有限元结果验证

2．5 有限元参数化研究

2．6 本章小结

第3章 PBL剪力键不含贯通钢筋各影响因素的影响分析

3．1 破坏机理

3．2 影响因素

3．2．1 混凝土强度

3．2．2 钢板孔径

3．2．3 钢板厚度

3．3 本章小结

第4章 BL剪力键含贯通钢筋各影响因素的影响分析

4．1 破坏机理

4．2 影响因素

4．2．1 混凝土强度

4．2．2 钢板孔洞

4．2．3 钢板强度

4．2．4 钢板厚度的影响

4．2．5 贯通钢筋面积的影响

4．2．6 贯通钢筋强度的影响

4．2．7 孔洞个数的影响

4．3 本章小结

第5章 公式推导与检验

5．1 PBL不含贯通钢筋剪力键结果

5．1．1 承载能力影响因素

5．1．2 结果统计与对比

5．1．3 承载力计算公式

5．2 PBL含贯通钢筋剪力键结果

5．2．1 承载能力影响因素

5．2．2 结果统计与对比

5．2．3 极限承载力计算公式

5．3 计算公式合理性检验

5．3．1 数值吻合性对比

5．3．2 无量纲合理性判定

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文