鋼筋混凝土箱梁復(fù)合受力特性的試驗與理論研究.pdf

1、在役鋼筋混凝土箱梁橋一般都處于彎剪扭共同作用的復(fù)合受力狀態(tài)。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“在役混凝土箱梁橋時變承載力的分析理論及試驗研究(51178416)”，以獨柱式鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋為背景，從理論、試驗和數(shù)值分析的角度對鋼筋混凝土箱梁的復(fù)合受力特性進(jìn)行探索。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?、盘岢隽嘶阼旒苣Ｐ偷膹?fù)合受力鋼筋混凝土箱梁構(gòu)件迭代配筋設(shè)計方法，并給出了詳細(xì)的計算流程。
　　⑵設(shè)計制作并完成了4個不同設(shè)計參數(shù)的獨

2、柱式鋼筋混凝土雙跨連續(xù)箱梁復(fù)合受力模型試驗研究工作。研究探討了不同邊界及加載方式下箱梁的縱應(yīng)力沿橫向的分布規(guī)律;對比給出了不同設(shè)計參數(shù)下箱梁的裂縫擴(kuò)展特征及破壞模式;討論了不同配筋和寬跨比對箱梁強(qiáng)度、剛度等力學(xué)特性的影響。試驗結(jié)果驗證了提出的配筋設(shè)計方法的合理性。
　　⑶基于有限元軟件MSC.Marc的彈塑性+斷裂混凝土模型，同時考慮支座接觸效應(yīng)和Rots裂縫面剪切模型，建立了試驗構(gòu)件的有限元模型。與試驗對比結(jié)果表明，該模型可以較

3、好的模擬試驗的加載過程，構(gòu)件抗彎和抗扭剛度的變化規(guī)律及開裂模式均與試驗結(jié)果吻合良好。
　?、葘Κ氈戒摻罨炷吝B續(xù)箱梁的橫向傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。分析認(rèn)為，箱梁抗傾覆安全性驗算時應(yīng)綜合考慮跨徑、截面形式、配筋等因素;設(shè)置抗拉支座可以顯著提高箱梁的抗傾覆能力，但墩梁固結(jié)對于改善箱梁橫向穩(wěn)定性的效果并不明顯。
　?、苫谡孛婵箯澇休d能力計算方法，引入剪扭鋼筋混凝土構(gòu)件的桁架理論，導(dǎo)出了復(fù)合受力混凝土箱梁的彎剪扭強(qiáng)度關(guān)系表達(dá)式，

4、并提出了簡化計算公式。計算結(jié)果表明，對于彎扭構(gòu)件，用所提出的簡化計算公式得到的彎扭強(qiáng)度關(guān)系曲線與試驗和數(shù)值結(jié)果均吻合較好;與本文4個彎剪扭箱梁構(gòu)件的試驗結(jié)果相比，其計算結(jié)果整體偏于保守。
　　⑹提出了適用于鋼筋混凝土箱梁復(fù)合受力全過程分析的改進(jìn)板-桁模型。該模型考慮了等效剪切厚度沿腹板的變化情況，可以進(jìn)行復(fù)雜截面箱梁的復(fù)合受力全過程分析。與試驗對比結(jié)果表明，該模型可以較好地預(yù)測復(fù)合受力鋼筋混凝土箱梁構(gòu)件的荷載-變形曲線和荷載-鋼筋

5、應(yīng)變曲線等力學(xué)響應(yīng);同時，還能進(jìn)一步預(yù)測給出構(gòu)件各箱壁的主應(yīng)力（裂縫）傾角。
　?、颂岢隽嘶诟倪M(jìn)板-桁模型的復(fù)合受力鋼筋混凝土箱梁裂縫評估方法及流程。結(jié)合剪力墻等平面受力鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫控制問題的研究成果，通過提取非線性全過程分析過程中的主壓應(yīng)變、主拉應(yīng)變、等效剪切厚度等參數(shù)，計算得到裂縫寬度和平均裂縫間距等特征參數(shù)。結(jié)果表明，不同加載等級下箱梁構(gòu)件加載側(cè)腹板的平均裂縫間距計算結(jié)果與試驗觀測統(tǒng)計值吻合較好;在裂縫擴(kuò)展階段，荷載

6、-裂縫寬度的變化曲線與試驗觀測值基本一致。
　?、烫岢隽司C合考慮粘結(jié)滑移效應(yīng)及正交配筋效應(yīng)的鋼筋修正本構(gòu)模型;并進(jìn)一步引入鋼筋和混凝土材料劣化模型，研究給出了基于改進(jìn)板-桁模型的復(fù)合受力鋼筋混凝土箱梁時變承載力的計算流程。算例結(jié)果表明，對純扭和彎剪扭混凝土構(gòu)件，考慮粘結(jié)滑移的鋼筋修正本構(gòu)可以更好的模擬構(gòu)件裂后抗扭剛度的退化情況。L1構(gòu)件在壽命期內(nèi)抗扭強(qiáng)度將經(jīng)歷“提高-穩(wěn)定-下降”的過程，在給定的一般大氣環(huán)境和扭彎比受力條件下，10