带钢板—混凝土组合桥面板的组合梁静力与疲劳受力性能研究

【摘要】：为研究带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁(简称组合梁)的静力与疲劳受力性能,分别对2根组合梁试件进行了静力试验,对6根组合梁试件进行了疲劳试验。试验结果表明,带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁静力试验与疲劳试验均表现为典型的弯曲破坏,且具有较高的抗弯承载力以及抗疲劳性能。 本文首先考察种不同配筋形式的组合梁在静载作用下的破坏形态、裂缝形成与发展以及应变发展情况;同时分析静载下组合梁荷载与挠度关系。查阅了大量的国内外参考资料,总结提出了基于换算截面法计算组合梁极限承载力的方法;基于换算截面法和折减刚度法分析研究组合梁的挠度,并提出合理的组合梁静力荷载作用下挠度计算公式;组合梁承载力和挠度计算结果均与试验结果基本一致,为组合梁应用推广提供基础。试验研究说明带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁有较好的静力受力性能。 在静力试验的基础上,为研究组合梁在疲劳荷载下的受力性能,对6根组合梁试件进行常幅循环荷载疲劳试验研究。试验主要考察疲劳荷载上下限值、疲劳荷载幅值及加载次数对组合梁的疲劳破坏模式及疲劳累积损伤的影响。疲劳试验测量了组合梁试件在各主要循环加载次数下的动挠度、残余挠度、混凝土应变、底部钢板应变及钢梁应变,分析了组合梁的疲劳破坏形态、疲劳刚度及疲劳后剩余承载力退化规律;根据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)提出了关于组合梁的疲劳寿命预测方法;通过对组合梁所采用混凝土、钢材及栓钉在疲劳荷载作用下的性能分析,修正折减刚度法进而完成对组合梁的疲劳刚度计算,且计算结果能与试验结果符合良好。试验研究表明,带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁疲劳荷载作用下刚度退化不明显,有很好的抗疲劳性能。 本文的研究结果可为工程实践应用该新型钢-混凝土组合梁提供有力的试验依据和技术支持。