波形钢腹板PC组合弯箱梁桥力学性能研究
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摘要
波形钢腹板组合梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,由于其良好的受力性能在日本和欧美得到了广泛的应用,其特点在于它充分利用了混凝土和钢的材料优点。这种结构能够实现主梁的轻型化,进而减少下部结构的工程数量。
本文首先介绍了波形钢腹板箱梁桥的发展概况、结构体系构造特征(包括波纹钢腹板的形状及抗剪连接件的类型等),以及结构受力特点。根据该结构在国内外的研究状况,提出了本文主要的研究内容。
本文结合国外已有的分析成果及建成的波形钢腹板桥梁,对实桥中采用的梯形波形钢腹板的受力行为进行了理论分析,包括波形钢腹板的轴向变形、局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性等力学特性。
应用有限元软件ANSYS,本文分析波形钢腹板PC组合弯箱梁桥力学特性：
(1)通过一个实例有限元计算结果与试验结果的对比,验证了本文建模分析方法的正确性。
(2)运用有限元分析软件ANSYS,对比、分析波形钢腹板PC组合弯箱梁桥与传统PC弯箱梁桥的力学性能。
(3)分析不同曲率半径、支座偏心、横隔板布置对波形钢腹板PC组合弯箱梁桥变形与受力的影响。
Corrugated steel webs build-up beam, a new type of steel-concrete structure, with its good stress performance, has been widely used in Japan, Europe and America. The build-up beam makes full use of the character of both concrete and steel, and it can realise the lightening of the main beam, which will processingly alleviate the engineer of the underlying structure.
This paper firstly introduces the development and structure character (including the shape of the corrugated steel webs, the type of the shear connect, et al) of the corrugated steel webs build-up box girder bridge, as well as its structure stress characteristic. According to the research status aboard and in, proposed the main research in this paper.
On the basis of the existing analysis result and the built corrugated steel webs bridge, take a theory analysis on the stress behavior of trapezoidal corrugated steel webs applied in built bridges, including the mechanics properties about the axial deformation, local bulking, overall bulking, synthesis bulking stability, et al.
Analysis the mechanics properties of PC curved box girder bridge with corrugated steel webs, by means of general finite element analysis software ANSYS:
(1) Verify the validity of the model, through a comparison of ANSYS result and experiment result.
(2) Compare and analysis the mechanic properties of PC curved box girder bridge with corrugated steel webs and the traditional PC curved box girder bridge by means of ANSYS.
(3) Analysis the influence of different curvature radius, bearings, and horizontal clapboard eccentric decorate to the deformation and stress performance of PC curved box girder bridge with corrugated steel webs
本文首先介绍了波形钢腹板箱梁桥的发展概况、结构体系构造特征(包括波纹钢腹板的形状及抗剪连接件的类型等),以及结构受力特点。根据该结构在国内外的研究状况,提出了本文主要的研究内容。
本文结合国外已有的分析成果及建成的波形钢腹板桥梁,对实桥中采用的梯形波形钢腹板的受力行为进行了理论分析,包括波形钢腹板的轴向变形、局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性等力学特性。
应用有限元软件ANSYS,本文分析波形钢腹板PC组合弯箱梁桥力学特性：
(1)通过一个实例有限元计算结果与试验结果的对比,验证了本文建模分析方法的正确性。
(2)运用有限元分析软件ANSYS,对比、分析波形钢腹板PC组合弯箱梁桥与传统PC弯箱梁桥的力学性能。
(3)分析不同曲率半径、支座偏心、横隔板布置对波形钢腹板PC组合弯箱梁桥变形与受力的影响。
Corrugated steel webs build-up beam, a new type of steel-concrete structure, with its good stress performance, has been widely used in Japan, Europe and America. The build-up beam makes full use of the character of both concrete and steel, and it can realise the lightening of the main beam, which will processingly alleviate the engineer of the underlying structure.
This paper firstly introduces the development and structure character (including the shape of the corrugated steel webs, the type of the shear connect, et al) of the corrugated steel webs build-up box girder bridge, as well as its structure stress characteristic. According to the research status aboard and in, proposed the main research in this paper.
On the basis of the existing analysis result and the built corrugated steel webs bridge, take a theory analysis on the stress behavior of trapezoidal corrugated steel webs applied in built bridges, including the mechanics properties about the axial deformation, local bulking, overall bulking, synthesis bulking stability, et al.
Analysis the mechanics properties of PC curved box girder bridge with corrugated steel webs, by means of general finite element analysis software ANSYS:
(1) Verify the validity of the model, through a comparison of ANSYS result and experiment result.
(2) Compare and analysis the mechanic properties of PC curved box girder bridge with corrugated steel webs and the traditional PC curved box girder bridge by means of ANSYS.
(3) Analysis the influence of different curvature radius, bearings, and horizontal clapboard eccentric decorate to the deformation and stress performance of PC curved box girder bridge with corrugated steel webs
引文
[1]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社,2001.
[2]黄剑源,谢旭.城市高架桥的结构理论与计算方法[M].北京：科学出版社,2001.
[3]李宏江.波形钢腹板箱梁扭转与畸变的试验研究与分析[D]：博士学位论文.南京：东南大学交通学院,2003.
[4]吴文清,波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应问题研究[D]：博士学位论文.南京：东南大学交通学院,2002.
[5]陈宝春,黄卿维.波形钢腹板PC箱梁桥应用综述[J].公路,2005.
[6]李宏江,万水,叶见曙.波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点[J].公路交通科技,2002.
[7]蔡千典,冉一元.波形钢腹板预应力结合箱梁结构特点的探讨[J].桥梁建设,1994.
[8]周履.混凝土收缩徐变引起的钢一混凝土结构梁的内力重分配[J].桥梁建设,2001.
[9]王福敏,张长青,周长晓.波形钢腹板箱梁研究成果综述[J].公路交通技术,2001.
[10]近藤昌等.新开桥的设计与施工[J].桥梁与基础(日),1994.
[11]刘磊.波形钢腹板式结合箱梁桥的方案设计及计算[D]：硕士学位论文.成都：西南交通大学,1997.
[12]刘磊,钱东生.波形钢腹板的受力行为[J].铁道学报,2005.
[13]万水,陈建兵,袁安华,喻文兵.波形钢腹板PC组合箱梁简化计算及试验研究[J].华东交通大学,2005.
[14]刘磊,钱冬生.波纹钢腹板预应力结合梁桥[J].国外公路,1999.
[15]中华人民共和国行业标准.铁路桥梁钢结构设计规范(TB 10002.2-2005)
[16]朱万勇.波形钢腹板PC组合箱梁设计理论与方法研究[D]：硕士学位论文.西安：长安大学,2003.
[17]刘玉擎.组合结构桥梁[M].北京：人民交通出版社,2004
[18]钟豪,徐君兰,顾安邦等.波形钢腹板PC组合箱梁的抗剪连接键分析[J].重庆交通学院学报,2006.
[19]李超,陆孝如,万水等.泼河大桥的波形钢腹板PC箱梁的构造与施工[J].黑龙江工程学院学报,2006.
[20]黄卿维,陈宝春.日本前谷桥的设计与施工[J].建筑结构学报,2001.
[21]刘岚,崔铁万.本谷桥设计与施工—采用悬臂架设施工法的波形钢腹板预应力混凝土箱梁[J].国外桥梁,1999.
[22]宋建永,纪纶,张树仁.波纹钢腹板钢梁的结构特点和受力性能[J].广西交通科技, 2003.
[23]李宏江,叶见曙,万水等.波形钢腹板箱梁偏载下的力学性能[J].交通运输工程学报,2004.
[24]李宏江,叶见曙,万水等.波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究[J].中国公路学报,2004.
[25]刘磊.波形钢腹板式结合箱梁桥的方案设计及计算.硕士学位论文,成都,西南交通大学,1997.
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[27]Elgaaly M., Seahadri A.. Girders with Corrugated Webs under Partial Compressive Edge Loading [J]. Journal of Structural Engineering, ASCE,1997,123(6):783-791
[28]Elgaaly M., Hamilton R. W., Seahadri A.. Shear Strengthof Beam with Corrugated Webs[J]. Journal of Structural Engineering, ASCE,1996,122(4):390-398
[29]R. Luo, B. Edlund. Ultimate Strength of Girders with Trapezoidally Corrugated Webs Under Patch Loading [J]. Thin-walled Structures,1996,26(4):135-156
[30]R. P. Johnson J. Cafolla, Corrugated Webs in Plate Girders for Bridge [C]. Proceedings of Institute of Civil Engineering Structures and Bridge,1997(123):157-164
[31]徐岳,朱万勇,杨岳.波形钢腹板组合箱梁桥抗弯承载力计算.长安大学学报(自然科学版),2005,Vo1.25(2)
[32]王新民.ANSYS工程结构数值分析[M].北京：人民交通出版社,2007.
[33]程德林,波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁抗弯性能研究[D],长安大学,2007.
[34]侯健,波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁抗剪性能研究[D],长安大学,2007.
[35]孔祥福,波纹钢腹板预应力混凝土箱梁设计理论研究[D],长安大学,2007.
[36]龚曙光,谢桂兰编著.ANSYS操作命令与参数化编程.北京：机械工业出版社,2004.
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[39]黄卿维、陈宝春.日本前谷桥的设计与施工.福建建筑,2005.
[40]万水、卢炳灿、张恒平、蒋正国.波形钢腹板PC连续箱梁人行桥设计与施工
[41]孟文节.波形钢腹板PC组合连续箱梁桥的结构设计与有限元分析：硕士学位论文,东南大学,2006.
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