钢桁连续刚构桥钢—砼连接部位受力性能与合理构造研究

论文摘要

对于混合结构而言，不同材料之间的连接性能往往决定整个结构的受力性能，钢桁架连续刚构桥中钢管—混凝土连接部位作为最重要的结构之一，它连接钢桁架连续刚构桥上部结构和下部结构，其设计的合理性直接影响大桥的使用和结构安全，因此对该钢管—混凝土连接部位受力性能及合理构造进行研究具有重要意义。本文以钢桁架连续刚构桥——重庆万州大桥为研究背景，首先分析其钢管—混凝土连接部位在整体结构中的受力状况；分析在不同荷载作用下的钢管—混凝土连接部位整体受力性能；分析钢管—混凝土连接部位的局部应力与变形；分析该连接部位的应力分布及应力传递规律。进一步结合桥梁实际运营中出现的问题以及有限元分析结果，提出钢管—混凝土连接部位的合理构造措施，可为该类型桥梁的设计改进和维修加固提供参考。论文研究结果表明：桥梁整体受力和变形分析表明钢管—混凝土连接部位出现应力集中现象和局部变形明显增大，其主要受恒载作用的影响，温度作用、收缩徐变作用也不容忽视；钢管—混凝土连接部位局部应力和变形分析表明钢管上托架与桥墩垫板连接处垫板边缘应力大于垫板其余部分，钢管下托架与桥墩连接部位应力集中且向四周扩散不明显，出现混凝土局部压碎现象。增大钢管—混凝土连接部位的钢筋网密度、增大承压板厚度、增大钢管—混凝土连接部位桥墩横系梁的截面尺寸、在钢管混凝土构件之间增设角板等合理构造措施都能有效减小混凝土横向变形、降低混凝土局部主拉应力与主压应力、减小局部应力集中程度，有利于钢管—混凝土连接部位的高应力均匀、流畅地向低应力传递。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢—混凝土组合结构的发展状况
• 1.2 钢—混凝土的连接
• 1.2.1 钢与混凝土连接类型
• 1.2.2 混合梁结构中钢—混凝土连接类型
• 1.3 钢桁架连续刚构桥的受力特点及影响因素
• 1.3.1 钢桁架桥次应力对桥梁受力的影响
• 1.3.2 桥面板滑移对钢桁架梁桥的影响
• 1.3.3 温度变化对钢桁架桥墩梁固接处受力的影响
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 钢桁架连续刚构桥钢管—砼连接部位整体受力分析
• 2.1 基本假定与分析方法
• 2.1.1 钢管混凝土承载力计算的基本假定
• 2.1.2 钢管—混凝土连接部位的整体分析方法
• 2.2 钢管—混凝土连接部位的影响因素分析
• 2.2.1 工程概况
• 2.2.2 钢桁架连续刚构桥自身的恒载作用
• 2.2.3 混凝土收缩及徐变作用
• 2.2.4 温度作用
• 2.2.5 车辆荷载作用
• 2.2.6 桥墩抗推刚度
• 2.4 小结
• 第三章 钢管—混凝土连接部位局部受力分析
• 3.1 概述
• 3.2 钢、混凝土本构关系
• 3.2.1 钢的本构关系
• 3.2.2 混凝土的本构关系
• 3.2.3 钢—混凝土连接作用
• 3.3 钢—混凝土连接部位有限元模型
• 3.3.1 非线性方程求解
• 3.3.2 钢—混凝土连接部位有限元模型建立
• 3.4 钢管—混凝土连接部位有限元分析
• 3.4.1 恒载效应
• 3.4.2 温度效应
• 3.4.3 收缩徐变效应
• 3.4.4 承载能力极限状态最不利组合效应
• 3.5 小结
• 第四章 钢管—混凝土连接部位合理构造研究
• 4.1 概述
• 4.2 钢管—混凝土连接部位的细部构造
• 4.3 钢管—混凝土连接部位的处理方法
• 4.3.1 混凝土构件体积配箍率和承压板厚度
• 4.3.2 桥墩几何尺寸
• 4.3.3 钢管—混凝土连接部位构造形式
• 4.4 钢管—混凝土连接部位合理构造研究
• 4.4.1 混凝土结构配箍率和承压板厚度
• 4.4.2 桥墩横系梁构造
• 4.4.3 钢管混凝土构件之间设置角板
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果