【摘要】：體外無粘結(jié)波形鋼腹板組合梁因其具有結(jié)構(gòu)形式獨特、受力性能良好、外在形態(tài)美觀、腹板不易開裂等特點,近年來在橋梁工程中應(yīng)用廣泛�，F(xiàn)階段的研究方向大多集中在波形鋼腹板組合梁受力特性上,對體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量方面的研究較少�？紤]到體外預(yù)應(yīng)力筋對橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎承載力影響較大,進行體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的研究具有深刻的理論價值和現(xiàn)實意義。本文依托寧夏交通科技項目,以寧夏葉盛黃河特大橋為工程背景,開展了關(guān)于波形鋼腹板組合梁體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量方面的研究,主要研究工作和成果如下:1)系統(tǒng)闡述了國內(nèi)外體外無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的研究現(xiàn)狀,簡單歸納了國內(nèi)外對該領(lǐng)域的研究方法和體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的計算方法。2)開展了體外預(yù)應(yīng)力波形鋼腹板組合梁抗彎承載力試驗,對試驗加載過程中梁體的撓度、錨下有效預(yù)應(yīng)力、頂?shù)装迮c腹板的應(yīng)變進行了數(shù)據(jù)采集和分析。試驗結(jié)果表明:波形鋼腹板組合梁具有良好的延性,梁體破壞經(jīng)歷了彈性階段、開裂階段和塑性階段;當梁體進入塑性階段,梁體結(jié)構(gòu)剛度迅速降低,撓度變形增大,體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量增長較快;光纖光柵傳感器和振弦式壓力傳感器測試的錨下力發(fā)展規(guī)律相同,測試數(shù)據(jù)的誤差最大值為4.11%,驗證了光纖光柵技術(shù)的可行性,突破了振弦式傳感器監(jiān)測測點少的局限性。3)基于變形理論,考慮“剪切變形”和“二次效應(yīng)”的影響,推導(dǎo)了彈性階段波形鋼腹板組合梁在不同荷載和布筋形式下的體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量計算公式,開展了參數(shù)擬合分析。結(jié)果表明:“二次效應(yīng)”對體外預(yù)應(yīng)力增量的影響為0.2%,可以忽略不計;混凝土彈性模量和梁高對體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響呈正相關(guān);鋼腹板厚度與梁高的比值對體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響很小。4)采用Abaqus建立了非線性數(shù)值模型,模擬了試驗梁全過程結(jié)構(gòu)響應(yīng)。結(jié)果表明:彈性階段,模型梁體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量分別與撓度和荷載呈線性關(guān)系;隨著荷載的增大,梁體進入開裂階段,此時梁體剛度折減,但底板受拉區(qū)的普通鋼筋沒有屈服,仍處于線彈性范圍,所以體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量分別與撓度和荷載呈近似線性關(guān)系;當受拉區(qū)的普通鋼筋屈服,梁體進入塑性階段,此時梁體剛度迅速降低,撓度和體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量急劇增大,體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量與撓度和荷載呈近似曲線關(guān)系。5)對36個非線性數(shù)值模型開展參數(shù)擬合分析,結(jié)果表明:混凝土強度對體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響呈正相關(guān);受拉區(qū)普通鋼筋配筋率和強度、初始有效應(yīng)力和體外預(yù)應(yīng)力筋面積與剪跨比對體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響呈負相關(guān);波形鋼腹板厚度和屈服強度、加載點到支座的最近距離對體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的影響很小;跨中加載與三分點加載方式下極限應(yīng)力增量比值為0.74,等效塑性鉸長度和中性軸高度比值的均值為19.53。6)基于Pannell模型,得到等效塑性鉸區(qū)長度與中性軸高度的比值,提出了波形鋼腹板組合梁體外預(yù)應(yīng)力極限應(yīng)力增量的建議公式,并進行了公式驗證,建議公式與試驗結(jié)果有較好地一致性,可用于波形鋼腹板組合梁的體外預(yù)應(yīng)力設(shè)計。
【圖文】：

述逡逑體外無粘結(jié)波形鋼腹板組合梁的結(jié)構(gòu)逡逑外無粘結(jié)波形鋼腹板組合梁［１］（以下簡稱“ＵＰＣ－ＣＳＷ梁橋”）是指用替混凝土腹板，頂板和底板仍舊采用鋼筋混凝土，體外預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向塊對結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力的一種鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)。逡逑著體外預(yù)應(yīng)力防腐技術(shù)的飛躍發(fā)展，體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)與鋼混組合發(fā)展，被廣泛應(yīng)用到城市人行天橋和高架橋［１］。ＵＰＣ－ＣＳＷ梁橋就代表，它是由混凝土頂板、混凝土底板、波形鋼腹板、混凝土轉(zhuǎn)應(yīng)力束、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束和波形鋼腹板與頂?shù)装寤炷林g的抗剪具體結(jié)構(gòu)形式見圖卜１。與普通預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋相比，該橋梁的有波形鋼腹板、抗剪連接件和體外預(yù)應(yīng)力體系。逡逑

邐；直板段長度；＾逡逑喪長邐＼科板段投影長度逡逑圖１－２波形鋼腹板逡逑抗剪連接件是指連接波形鋼腹板和混凝土頂?shù)装澹郏保�，傳遞兩者之間的縱向逡逑剪力和橫向彎矩，，抵抗兩者之間的相對滑移和豎向分離，保證兩者共同作用的逡逑部件。按其構(gòu)造不同可分為單開孔板＋栓釘連接件、雙開孔連接件、角鋼連接件逡逑和嵌入型連接件，具體構(gòu)造類型見圖１－３。逡逑（ａ）單開孔板＋栓釘連接件邐（ｂ）雙開孔連接件逡逑ｄ邐接合鋼筋逡逑波測隨yU灥板逡逑（Ｃ）角鋼連接件邐（ｄ）嵌入型連接件逡逑圖１－３波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓目辜暨B接連逡逑ＵＰＣ－ＣＳＷ梁橋的預(yù)應(yīng)力體系由頂?shù)装弩w內(nèi)預(yù)應(yīng)力束和梁體內(nèi)部體外預(yù)應(yīng)逡逑力束組成［１］，二者協(xié)同作用，共同受力，增強了梁體的承載能力，在荷載作用逡逑下，體外預(yù)應(yīng)力筋對梁體撓度的影響不可忽視，所以開展體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增逡逑量的研宄有廣泛的工程意義和學(xué)術(shù)價值。逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U442.5

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