波形鋼腹板組合箱體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量及模型試驗(yàn)研究.pdf

1、將波形折疊的鋼板用作箱梁的腹板，從截面形成來說是一種創(chuàng)新性的組合結(jié)構(gòu)，即波形鋼腹板組合箱梁。波形鋼腹板組合箱梁橋具有諸多傳統(tǒng)箱梁橋所不具有的優(yōu)點(diǎn)，也有一些固有的缺點(diǎn)。隨著此類結(jié)構(gòu)的研究改進(jìn)和施工技術(shù)的改善，這類橋受到了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)建設(shè)者和研究者的青睞。然而，從現(xiàn)有資料看，對(duì)波形鋼腹板組合箱梁體外預(yù)應(yīng)力的研究較少。本文在參閱國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)研究資料、設(shè)計(jì)規(guī)范以及相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了波形鋼腹板組合箱梁模型試驗(yàn)體外預(yù)應(yīng)力筋的分析研究，推導(dǎo)了基

2、于撓度的體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量計(jì)算公式。此外，用大型有限元軟件MIDAS/FEA建立波形鋼腹板組合箱梁有限元模型，對(duì)波形鋼腹板組合箱梁的試驗(yàn)梁和有限元模型值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行了加載全過程的應(yīng)力增量的分析，以及影響波形鋼腹板組合箱梁體外預(yù)應(yīng)力增量因素的分析。主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解波形鋼腹板組合箱梁和體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展研究現(xiàn)狀。
　　(2)介紹了波形鋼腹板組合箱梁橋的基本力學(xué)性

3、能和與體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力相關(guān)的理論。
　　(3)進(jìn)行波形鋼腹板模型試驗(yàn)梁的精心設(shè)計(jì)、制作及靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)中主要進(jìn)行了不同工況下梁的跨中撓度和體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力值的數(shù)據(jù)采集，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果分析表明，在彈性階段，梁跨中撓度和體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量與荷載呈直線或近似直線關(guān)系。
　　(4)根據(jù)體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)撓度和體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量變化關(guān)系，推導(dǎo)了直線布筋和折線布筋分別在不同荷載作用下的力筋應(yīng)力增量計(jì)算公式。用

4、推導(dǎo)出的體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量公式計(jì)算本次試驗(yàn)梁并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果很接近，這種計(jì)算公式對(duì)波形鋼腹板組合箱梁體外預(yù)應(yīng)力增量的計(jì)算是切實(shí)可行的。
　　(5)通過選取合理的單元類型和材料屬性，用MIDAS/FEA建立本次模型試驗(yàn)梁的有限元模型。有限元計(jì)算結(jié)果表明，軟件計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)梁的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果相互吻合良好，這種波形鋼腹板組合箱梁橋的建模方式是較為準(zhǔn)確的。
　　(6)用軟件模擬了試驗(yàn)梁從一開始加載到結(jié)構(gòu)破壞的全過

5、程中體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量的變化情況，結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)在混凝土開裂前彈性階段，體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量及跨中撓度與荷載呈線性關(guān)系；隨著荷載的不斷增大，混凝土開裂，跨中撓度和體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量增大較快，結(jié)構(gòu)剛度明顯降低，受拉區(qū)鋼筋還處于彈性范圍內(nèi)，體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量及跨中撓度與荷載還呈線性關(guān)系；結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑形階段，受拉區(qū)鋼筋屈服，撓度和體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量急劇增大，體外預(yù)應(yīng)力應(yīng)力增量及跨中撓度與荷載變?yōu)榍€關(guān)系。
　　(7)用MIDAS/FEA建立