钢—混凝土组合桥梁考虑滑移的截面应力计算方法

摘要

将钢梁与混凝土桥面板组合后形成的钢－混凝土组合桥梁，充分发挥了钢材和混凝土各自的材料性能，截面惯性矩和抗弯承载力均显著提高，具有构件截面尺寸小、自重轻、地震作用小、便于工厂化生产、现场安装质量高、施工速度快等优点，在很多情况下具有良好的综合技术经济效益。 计算组合梁截面应力采用的常规换算截面法未考虑滑移效应，即假定钢－混凝土组合梁是由钢梁与混凝土板完全组合。大量试验证明，目前工程中应用最广的栓钉等抗剪连接件在传递钢梁和混凝土板交界面上的水平剪力时会发生变形，从而在交界面上引起滑移，使截面曲率增大，钢梁与混凝土板的截面应力发生变化，可能产生不安全因素，因此在计算组合梁截面应力时有必要考虑钢－混凝土交界面的滑移效应。 本文基于使用阶段钢与混凝土材料的本构关系、整体和分离体的平衡方程、应变协调关系，建立了组合梁的微段分析模型，对组合梁考虑滑移效应的截面应力计算方法进行了理论研究和试验分析。主要研究工作包括： 1）对各国规范中的混凝土翼缘有效宽度取值进行了比较和分析，为《钢－混凝土组合梁桥设计规范》提供参考取值； 2）推导了组合梁在正负弯矩作用下考虑滑移效应的截面应力计算公式，并通过30个栓钉和5根试验梁的实测数据对比，验证了上述计算公式的合理性和精确性； 3）研究了钢—混凝土组合梁桥截面应力计算中有关钢—混凝土弹性模量比取值、混凝土设计应力限值以及组合连续梁桥负弯矩区混凝土板的裂缝控制方法。 本文的研究成果将为钢—混凝土桥梁截面应力计算和规范编写提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2钢-混凝土组合梁的基本构造

1.3钢-混凝土组合梁的发展历史

1.4国内外组合梁研究状况

1.4.1国外研究状况

1.4.2国内研究状况

1.5本文主要研究内容

第2章混凝土翼缘有效宽度取值分析

2.1等效换算截面

2.2混凝土翼缘有效宽度的含义

2.3正弯矩区混凝土翼缘有效宽度的规范取值

2.3.1中国规范

2.3.2美国规范(AASHTO)

2.3.3英国规范(BS5400)

2.3.4欧洲规范(Eurocode 4)

2.3.5加拿大规范

2.3.6日本规范

2.3.7各国规范取值的比较分析

2.4负弯矩区混凝土翼缘有效宽度的规范取值

2.4.1美国规范AASHTO

2.4.2欧洲4、加拿大、日本规范

2.4.3英国规范

2.4.4中国规范

2.5本章小结

第3章正弯矩作用下考虑滑移的截面应力计算

3.1组合梁弹性设计方法概述

3.2正弯矩作用下组合梁截面应力计算

3.2.1不考虑滑移时的截面应力

3.2.2滑移效应引起的截面附加应力

3.2.3考虑滑移效应的截面应力

3.3本章小结

第4章负弯矩作用下考虑滑移的截面应力计算

4.1混凝土板开裂前组合梁截面应力计算

4.1.1不考虑滑移时的截面应力

4.1.2滑移效应引起的截面附加应力

4.1.3考虑滑移效应的截面应力

4.2混凝土板开裂后组合梁截面应力计算

4.2.1不考虑滑移时的截面应力

4.2.2滑移效应引起的截面附加应力

4.2.3考虑滑移效应的截面应力

4.3本章小结

第5章组合梁的截面应力试验验证

5.1试验概况

5.1.1试件设计

5.1.2加载方案与加载制度

5.1.3量测内容

5.2计算值与试验值对比

5.2.1负弯矩作用下组合梁截面应力计算值与试验值对比

5.2.2正弯矩作用下组合梁截面应力计算值与试验值对比

5.3本章小结

第6章弹性模量比、混凝土应力限值及开裂控制

6.1钢-混凝土弹性模量比取值

6.2混凝土设计容许应力限值

6.3组合连续梁负弯矩区混凝土开裂控制方法

6.3.1组合梁负弯矩区混凝土板的开裂特点

6.3.2组合梁负弯矩区混凝土板裂缝的影响因素

6.3.3组合梁负弯矩区混凝土板裂缝宽度的计算

6.3.4组合梁负弯矩区混凝土板裂缝宽度的控制措施

6.4本章小结

第7章结论和展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献