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大跨径波形钢腹板PC箱形桥梁的腹板稳定性研究

朱珊莹  
【摘要】:波形钢腹板预应力混凝土箱形梁是用波形钢板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板的箱形梁,是一种新型钢-混凝土组合结构。其显著特点是用厚度为10mm~20mm左右的钢板取代厚度为30~80cm的混凝土腹板,具有自重轻、预应力加载效率高、受力明确、无腹板斜裂缝、美观等突出优点。随着桥梁跨径的增大,腹板的高度也相应增高。用于实桥的波形钢腹板厚度一般都不大,在8~20mm范围内的居多,仅相当于普通混凝土板厚度(300~800mm)的几十分之一,因此破坏形式也由混凝土的腹板的强度破坏转变为波形钢腹板的失稳破坏。 本文主要研究内容如下: 一、本文梳理了波形钢腹板稳定计算的理论知识,包括局部屈曲强度、整体屈曲强度和合成屈曲强度的计算。并以大跨径波形钢腹板PC连续刚构——花天河大桥为工程背景,介绍花天河大桥波形钢腹板剪切屈曲验算、内衬抗剪承载力验算。 二、本文采用ANSYS非线性屈曲分析功能,计入波形钢腹板初始几何缺陷、材料塑性、几何非线性、大变形效应等,用弧长法对波形钢腹板进行全过程屈曲响应进行分析。参考已建成的波形钢腹板桥梁采用的波纹形状和整体外形尺寸,建立模型分析板厚、波高、斜板段倾角、直板段宽度、梁高、横隔板间距和混凝土内衬厚度对波形钢腹板屈曲模态和屈曲极限荷载的影响,并总结规律。 三、由钢箱梁以及其他类型的钢-混复合型箱梁桥中得到启发,尝试将加劲肋、钢横隔板和钢横联添加到波形钢腹板PC箱型桥梁中,分析其对稳定性的影响效果。 本文通过对波形钢腹板稳定性的分析,为同类桥梁的设计和研究工作提供一定的借鉴。


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