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钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析

秦照博  
【摘要】:本文以兰州市七里河黄河大桥加固改造工程为背景,对钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥的力学性能进行了研究,为今后设计及运营后的养护提供参考。本文首先分析了钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥在滑移效应下钢与混凝土界面工作机理,综述了目前组合梁桥主要研究方法。并以刚接梁法计算荷载横向分布系数为基础,推导考虑滑移效应影响下钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥荷载横向分布系数修正公式,再通过兰州市七里河黄河大桥静载试验,用本文提出的理论计算方法与实测值计算结果进行对比,该修正公式计算的荷载横向分布系数与实测值接近,说明该计算方法适用于钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥的荷载横向分布计算。论文进一步分析了不同因素(混凝土桥面板厚、剪力键密度、钢梁刚度)对钢-砼组合梁桥的荷载横向分布系数的影响。其次对钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥在不同因素影响下静力特性进行了研究,具体分析了考虑滑移效应下混凝土桥面板压应力和钢梁拉应力的变化趋势;最后对钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥的动力特性进行了研究,用能量变分原理推导出在考虑滑移效应下组合梁桥弯曲振动微分方程组,分析了考虑滑移效应下组合梁桥的自振频率。通过研究分析得出:在进行钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥设计时,为了减小了横向偏载效应,可以增大混凝土桥面板厚度、剪力键密度以及钢梁刚度。在钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥应力因素分析中发现钢梁刚度变化对桥梁应力影响最大,在设计时合理的钢梁刚度可以有效地减少组合梁桥混凝土桥面板的压应力和钢梁的拉应力。在自振频率分析中发现钢(梁)-砼(桥面板)组合梁桥的混凝土桥面板厚增大、剪力键密度增大以及钢梁的刚度增大都使组合梁桥的自振频率增加,而钢梁刚度改变对组合梁桥的自振频率影响比改变混凝土桥面板和剪力键密度增加的幅度大,说明增加钢梁刚度能有效地增大组合梁桥的基频。


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