钢—砼连续叠合梁桥负弯矩区裂缝宽度理论研究

摘要

钢-砼叠合梁是在钢结构和砼结构的基础上发展起来的一种新型结构型式，通常其肋部采用钢梁，翼板采用砼板，两者间用抗剪连接件连成整体。砼抗压强度较高而抗拉强度很低，宜用于受压环境；钢材的抗拉、抗压强度均很高，因此钢结构构件的截面一般较小而且常采用宽而薄的板材，受压时宜屈曲，所以钢梁的设计必须考虑稳定问题。两种材料按叠合梁的形式结合在一起，可以避免各自的缺点，充分发挥两种材料的优势，形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。钢-砼叠合梁在我国的应用实践表明，它不仅可以很好的满足结构的功能要求，而且具有良好的技术经济效益，在建筑及桥梁结构等领域显现出广阔的应用前景。 我国在20世纪50年代才开始接触到叠合结构，相对国外起步较晚。在设计理论及工程应用中存在诸多亟待解决的问题。叠合梁负弯矩区的裂缝宽度计算方法即是其中之一。钢-砼连续叠合梁存在负弯矩区混凝土翼板受拉的不利情况，极易在砼板上产生裂缝，影响到叠合梁的结构性能和使用性能。裂缝的产生和发展与材料性能、受力状态、构造设计和施工方法等诸多因素有关。不同于钢筋砼受弯梁，也不同于钢筋砼受拉构件，叠合梁负弯矩区的裂缝产生与发展是一个更为复杂的问题。 为此，本文在总结前人研究成果的基础上，对钢-砼连续叠合梁负弯矩区砼板的裂缝宽度进行了理论分析。根据钢和砼的应变本构关系，分别考虑了砼开裂前后的受力状态，推导出钢-砼连续叠合梁负弯矩区裂缝宽度的理论计算公式。为了验证理论公式的适用性及正确性，进行了钢-砼叠合梁裂缝宽度试验研究。将试验参数代入理论计算公式，并与试验结果对比分析显示了在结构裂缝宽度容许范围内该理论公式与试验结果吻合良好。同时，根据理论公式计算结果，分析了不同的试验参数对叠合梁负弯矩区砼裂缝宽度的影响。

目录

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1钢—砼叠合梁在国外的发展与研究

1.2.2钢—砼叠合梁在国内的研究

1.3本课题研究的意义

1.4本课题研究的内容

第二章钢—砼叠合梁特性及裂缝发展

2.1钢—砼叠合梁的特点

2.1.1钢—砼叠合梁叠合特性

2.1.2钢—砼叠合梁的优、缺点

2.2钢—砼叠合梁桥的研究

2.3叠合梁负弯矩区裂缝

2.3.1叠合梁裂缝发生、分布与开展

2.3.2叠合梁裂缝特征

2.4叠合梁裂缝开裂机理

2.4.1叠合梁负弯矩区的截面力

2.4.2叠合梁负弯矩区开裂状态

2.5裂缝宽度计算理论

2.5.1粘结滑移理论

2.5.2无粘结滑移理论

2.5.3一般裂缝理论

2.5.4数值统计方法

第三章叠合梁裂缝宽度理论计算

3.1基本假设

3.2钢与砼完全作用时裂缝宽度理论计算公式推导

3.2.1与理论公式推导有关的符号约定

3.2.2未开裂区域截面应力状态

3.2.3开裂区域应力状态

3.2.4开裂前后钢筋应力关系

3.2.5裂缝间距公式推导

3.2.6裂缝宽度公式推导

3.3相对滑移引起的裂缝宽度

3.3.1相对滑移

3.3.2相对滑移引起的裂缝宽度公式推导

3.4裂缝宽度理论计算公式

第四章钢—砼叠合梁试验研究

4.1概述

4.2试件设计与制作

4.3试验加载制度

4.4试验测点布置

第五章结果分析

5.1计算结果与试验结果的对比分析

5.2公式计算值分析

5.2.1钢筋直径对裂缝宽度的影响

5.2.2砼板厚对裂缝宽度的影响

5.2.3相对滑移对裂缝宽度的影响

结论

主要结论

不足之处

今后的工作

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢