超高性能混合梁鋼-混結(jié)合段受力性能有限元分析.pdf

1、混合梁以其能充分發(fā)揮鋼主梁與混凝土主梁各自的優(yōu)點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中得到了越來越多的應(yīng)用。但其主梁剛度在鋼—混結(jié)合段發(fā)生突變，使得鋼—混結(jié)合段成為結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵控制點(diǎn);中跨鋼主梁的正交異性橋面系面臨鋼結(jié)構(gòu)疲勞開裂和鋪裝層損害兩大難題。為此，中跨鋼梁采用湖南大學(xué)邵旭東教授提出的帶板肋的鋼—UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)，并將其中的UHPC層連續(xù)延伸，蓋過鋼—混結(jié)合段，并部分伸入混凝土箱梁(2.5m)，形成超高性能混合梁。鋼—UHPC輕型組合結(jié)構(gòu)可以解決鋼

2、橋面系疲勞開裂和鋪裝層損害兩大難題。本文針對(duì)超高性能混合梁的鋼—混結(jié)合段進(jìn)行初步研究，通過有限元分析方法完成了以下工作：
　　(1)利用ANSYS建立有、無UHPC層的兩種鋼—混結(jié)合段構(gòu)造形式的有限元局部模型，采用傳統(tǒng)懸臂加載模式，對(duì)比分析在單一彎矩、軸力及壓彎荷載作用下UHPC層對(duì)鋼—混結(jié)合段受力性能的影響。結(jié)果表明:UHPC層作為結(jié)構(gòu)層參與受力，主要影響鋼—混結(jié)合段上部的鋼項(xiàng)板和混凝土的應(yīng)力，離頂板較近，影響越大;對(duì)下部的鋼底

3、板和混凝土的應(yīng)力影響不大。
　　(2)詳細(xì)闡述基于ANSYS的混合連續(xù)梁橋鋼—混結(jié)合段多尺度建模方法。
　　(3)基于多尺度有限元模型，對(duì)比分析UHPC層對(duì)鋼—混結(jié)合段受力性能的影響。與傳統(tǒng)懸臂加載模型相似，結(jié)果表明:UHPC層作為結(jié)構(gòu)層參與受力，主要影響鋼—混結(jié)合段上部的鋼頂板和混凝土的應(yīng)力;可顯著降低汽車局部輪載作用下結(jié)合面1鋼頂板的縱橋向應(yīng)力。
　　(4)基于多尺度有限元模型，模擬大橋從施工到運(yùn)營(yíng)的全過程。結(jié)果表

4、明:鋼—混結(jié)合段內(nèi)部混凝土應(yīng)力主要來自邊跨頂板合攏束和結(jié)合段局部預(yù)應(yīng)力束，在各個(gè)階段中，預(yù)應(yīng)力束使結(jié)合段內(nèi)部混凝土處于受壓狀態(tài);大橋合攏前，結(jié)合段的最不利階段是中跨鋼箱梁合攏吊裝階段;合攏后，全橋結(jié)構(gòu)由懸臂體系轉(zhuǎn)換為整體體系，提高了橋梁結(jié)構(gòu)的整體受力性能，使結(jié)合段的整體壓應(yīng)力水平略微增加;成橋后，結(jié)合段位于中跨反彎點(diǎn)附近，汽車荷載對(duì)其應(yīng)力分布影響不明顯。
　　(5)基于多尺度有限元模型，分析最不利負(fù)彎矩工況下鋼—混結(jié)合段各構(gòu)件的應(yīng)