负弯矩区带PBL剪力件的钢板-混凝土组合桥面板静力行为试验研究

摘要

桥面板在桥梁结构中直接承受车轮荷载作用，且长期暴露在自然环境中，容易受到损坏，其所处状态会对桥梁结构的舒适性和功能性产生影响。因此，选择合适的桥面板，值得桥梁设计师关注。带PBL剪力件的钢板-混凝土组合板是组合结构的一种形式，近年来已经作为桥面板在桥梁建设中使用，有着优良的性能和广阔的应用前景。然而，目前对负弯矩作用下带PBL剪力件的钢板-混凝土组合板的研究还不够充分，裂缝宽度计算还需要进一步地完善。　　本文基于试验研究、理论分析和数值模拟，对负弯矩作用下带PBL剪力件的钢板-混凝土组合板进行了研究，主要研究内容如下：　　(1)带PBL剪力件的钢板-混凝土组合桥面板在负弯矩作用下的静力试验研究　　对6片带PBL剪力件的钢板-混凝土简支组合桥面板进行了静载试验研究，加载方式为负弯矩4点加载，研究了PBL肋板高度、横向钢筋配置情况对组合板力学性能的影响，测量了各试件的特征荷载、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，对破坏模式进行了分析，对裂缝发展情况进行了比较。　　(2)带PBL剪力件的钢板-混凝土组合桥面板的理论计算　　在试验结果的基础上，引入一些假定，对带PBL剪力件的钢板-混凝土组合桥面板开裂荷载、极限荷载进行了理论分析，并给出合理的计算公式；研究了钢板-混凝土组合板中混凝土裂缝发展情况，建立了负弯矩作用下带PBL剪力件的钢板-混凝土组合板的裂缝宽度计算公式，为实际桥梁工程组合桥面板的裂缝控制提供理论依据。　　(3)有限元模拟　　采用ABAQUS有限元分析软件对6片试件进行了数值模拟，与试验结果进行比较，验证了模型的合理性，进而开展参数分析，探讨了混凝土强度、钢材强度、剪力件布置方向、PBL开孔板孔径对试件承载力的影响，可为实际工程应用提供一定参考。

目录

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第1章 绪论

1.2钢板-混凝土组合板研究现状

1.4目前研究存在的问题

1.5本文研究内容

（1）带PBL剪力件的钢板-组合桥面板的负弯矩试验研究

（2）带PBL剪力件的钢板-混凝土组合桥面板的理论分析

（3）有限元模拟

1.7小结

第2章 钢-混凝土组合板试验模型

2.2.1试件参数调研

2.2.2试件设计

2.3材料试验

2.3.1混凝土

2.3.2钢板与钢筋

2.4加载设备及方案

2.4.1加载设备

2.4.2加载方案

2.5测点布置

2.6小结

第3章 钢-混凝土组合板负弯矩受力性能试验结果

3.2荷载-挠度关系

3.2.1荷载-跨中挠度曲线及破坏模式

3.2.2挠度测试结果

3.3荷载-应变关系

3.3.1混凝土应变

3.3.2钢板应变

3.3.3钢筋应变

3.3.4贯穿筋应变

3.4裂缝分布情况

3.5小结

第4章 钢-混凝土组合桥面板理论分析

4.2负弯矩作用下组合桥面板的开裂弯矩计算

4.3负弯矩作用下组合桥面板的极限承载力计算

4.4组合桥面板裂缝宽度的计算

4.5小结

第5章 非线性有限元模拟分析

5.2.1材料本构关系

5.2.2单元选取

5.2.3接触和约束

5.2.4网格划分

5.2.5边界条件及加载方式

5.3.1跨中荷载-挠度曲线

5.3.2混凝土裂缝情况

5.3.3应力结果

5.4参数分析

5.4.1混凝土强度的影响

5.4.2钢材强度的影响

5.4.3剪力件布置方向的影响

5.4.4PBL开孔孔径的影响

5.5小结

第6章 结论与展望

6.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果