【摘要】：正交異性鋼橋面板因其自重輕,極限承載力大,運輸與架設方便以及施工周期短等優(yōu)點,逐漸成為世界各國大跨徑鋼橋的首選橋面板形式。但是在超重車反復虐行下引起的鋼橋面板開裂和鋪裝層損害的問題一直困擾著工程和學術界,為了解決這兩類病害問題,探討了一種新型雙維波形鋼正交異性鋼橋面板。論文以杭瑞高速洞庭湖大橋為工程背景,利用有限元軟件Midas Civil和ABAQUS建立了分析模型,研究了新型鋼橋面板結構的整體和局部受力性能,對其主要參數(shù)進行了優(yōu)化設計。論文的主要研究內容和結論包括:1)利用Midas Civil建立了杭瑞高速洞庭湖大橋整體有限元模型,分析比較了傳統(tǒng)和新型正交異性鋼橋面板的整體力學性能,探討了新型正交異性鋼橋面板的適用性。2)利用ABAQUS建立了傳統(tǒng)和新型正交異性鋼橋面板局部線彈性有限元模型。分析結果表明,新型鋼橋面板的撓度和應力均小于傳統(tǒng)鋼橋面板的撓度和應力,且分布更加均勻。特別是在新型鋼橋面板上鋪設RPC結構層后,瀝青鋪裝層撓度降幅幅度27.17%,使得撓度橫向分布更加均勻;應力降幅幅度高達69.78%,瀝青鋪裝層的應力減少量轉移到了 RPC層,從而減少了應力集中程度。3)為進一步研究鋪設RPC結構層后的新型鋼橋面板的局部力學性能,利用ABAQUS建立了鋪設RPC結構層后的新型鋼橋面板局部非線性有限元模型。研究結果表明,計入RPC結構層、雙維波形鋼橋面板及剪力栓釘?shù)牟牧戏蔷�性,并考慮RPC結構層與雙維波形鋼橋面板界面之間的接觸非線性后,在彈性階段,考慮界面滑移效應對結構承載力影響不明顯,在塑性階段,考慮界面滑移效應對結構承載力影響顯著;雙維波形鋼橋面板與RPC結構層兩者協(xié)同受力較好。4)對新型正交異性鋼橋面板的鋼頂板和加勁肋主要設計參數(shù)進行了優(yōu)化設計。在保證結構受力性能良好且材料用量較省的情況下,得出新型鋼橋面板的鋼頂板最佳厚度為16mm,鋼頂板最佳高度為120mm,鋼頂板波峰最佳間距為800mm;其加勁肋最佳厚度為14mm,加勁肋最佳高度為220mm,為今后進一步研究設計這類新型鋼橋面板提供參考。
【圖文】：

其突破性的優(yōu)點在于降低了結構高度，大大減輕了結構自重，但是其焊接工作量較大，逡逑限于當時焊接工藝不成熟，焊接造價高，此種橋面板在當時并沒有得到推廣應用，其截逡逑面形式如圖１．１所示。逡逑縱向加}0逡逑圖１．１德國Ｆｅｌｄｃｏｅｇ鋼橋面板逡逑二戰(zhàn)后，歐洲大、中跨徑橋梁受到嚴重破壞，面臨著在戰(zhàn)爭中被摧毀的橋梁亟待逡逑修復以及建筑材料供應緊張等問題。由于之前的正交異性鋼橋面板結構經濟效益很不理逡逑想，為此，歐洲的工程師們探索出了新的正交異性鋼橋面板，它是由橋面板、橫肋和縱逡逑肋組成，，通過焊縫連接成整體并協(xié)同受力〃６］。之后由于分析方法的改善，高性能鋼材的逡逑運用以及焊接技術的提高，使得鋼橋面板的設計和制造變得日趨成熟，加之本身其結構逡逑自重輕，用鋼量少和承載力大等優(yōu)點，正交異性鋼橋面板在許多國家的大、中跨徑橋梁逡逑中得以廣泛的應用。逡逑自２０世紀５０年代年起，德國工程師們建成世界上首座采用開口加勁肋形式的正逡逑交異性鋼橋面板的Ｋｕｒｐｆａｌｚ橋。到２０世紀９０年代，歐洲各國采用正交異性鋼橋面板的逡逑橋梁己有１０００多座［１７］

２００２年重新施工橋面板鋪裝層。從歷年來鋼橋面板鋪裝層損壞情況來看，正交異性鋼橋逡逑面板的瀝青鋪裝層主要的破壞形式有縱向裂縫、坑槽鼓包、脫層、層間推移和車轍等，逡逑如圖１．３所示。逡逑ａ）車轍邐ｂ）縱向裂縫逡逑Ｃ）坑槽鼓包邐ｄ）脫層和層間推移逡逑圖１．３正交異性鋼橋面板鋪裝層病害形式逡逑１．２．３解決方案逡逑上述傳統(tǒng)正交異性鋼橋面板面臨的兩大典型問題，嚴重阻礙了正交異性鋼橋面板的逡逑發(fā)展。為了提高正交異性鋼橋面板的受力性能，解決這兩類病害問題，國內外學者對此逡逑展開了深入的理論和試驗研究。目前解決正交異性鋼橋面板的兩類典型病害問題，主要逡逑有兩種思路：逡逑１）發(fā)展新型正交異性鋼橋面板結構。逡逑鄧文中等［２５＿２８】為傳統(tǒng)正交異性鋼橋面板提出了一個新的構思，綜合考慮結構的受逡逑力性能、經濟性和安全性，加大縱向Ｕ肋，增加橋面板厚度，優(yōu)化構造細節(jié)，建議將Ｕ逡逑形縱肋開口寬度增大至４００ｍｍ，Ｕ形縱肋高度增大至３８０ｍｍ，縱肋間距增大至８００ｍｍ，逡逑橫隔板間距由增大至８ｍ，鋼頂板厚度增大至１８ｍｍ，如圖１．４所示。相比于傳統(tǒng)正交異逡逑５逡逑
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U443.31

【參考文獻】

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本文編號：2693285