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波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的结构设计与有限元分析

孟文节  
【摘要】: 随着桥梁跨度的增加,减轻上部结构的自重成为十分重要的问题。波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁是一种新型的结构形式,它充分利用了混凝土和波形钢板的材料特点,能够有效的实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程量,同时解决了混凝土腹板出现斜裂缝的问题,也方便了施工。 本文在参阅国内外有关文献及实桥资料的分析,以普通混凝土箱形梁设计理论为基础,结合长征桥的设计,分析了整个桥梁的设计过程,尤其对波形钢腹板和顶底板混凝土的剪力连接件进行了研究,给出了计算方法。通过全过程跟踪长征桥的施工,对波形钢腹板PC组合连续梁桥的各个施工阶段进行了详细介绍,检验了设计并对施工中注意的问题进行了探讨。 在这基础上建立了全桥的有限元模型,分析结构在恒载,预应力和试验载荷作用下的内力变化。在长征桥施工结束后进行了竣工试验。从试验和有限元的分析可以看出,和普通的箱形梁一样,波形钢腹板箱梁顶底板存在着不同程度的剪力滞效应。波形钢腹板承受了绝大部分的剪力,在和上下混凝土板连接处剪应力较小,中间段较大且基本不变化。从纵桥向看,剪应力的最大值不出现在墩顶的位置,这有利于结构的抗剪承载能力。有限元的结果显示了体外束和横隔板的应力在载荷的作用下变化幅度比较小,延长了结构的疲劳寿命。 本文通过对波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的受力特性问题的研究,证明了设计计算方法的合理性,同时也为促进我国研究和修建同类型桥梁在理论和实际施工上提供了支持。


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