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

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 钢-混凝土组合梁的综述
• 1.1.1 钢-混凝土组合梁的简介
• 1.1.2 钢-混凝土组合梁的理论发展及主要研究方法
• 1.1.3 钢-混凝土组合梁的研究意义
• 1.2 钢-混凝土组合梁国内外研究现状
• 1.2.1 国外钢-混凝土组合梁研究现状
• 1.2.2 国内钢-混凝土组合梁研究现状
• 1.2.3 钢-混凝土组合梁疲劳问题研究发展
• 1.3 钢-混凝土组合梁在工程中的应用
• 1.3.1 国外钢-混凝土组合梁在工程中的应用
• 1.3.2 国内钢-混凝土组合梁在工程中的应用
• 1.4 钢-混凝土组合梁的新发展
• 1.5 钢-混凝土组合梁存在的问题
• 1.5.1 钢-混凝土组合梁的主要研究方向
• 1.5.2 钢-混凝土组合梁研究存在的问题
• 1.6 课题的研究工作
• 1.6.1 课题研究的意义
• 1.6.2 课题研究的目的
• 1.6.3 课题研究的方案及内容
• 1.7 本章小结
• 2 带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁静力性能试验研究
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件方案
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试验加载方案
• 2.2.3 试验测量方案
• 2.3 试验过程及现象
• 2.3.1 CBZ-1200-1 静载试验过程及现象
• 2.3.2 CBF-1200-1 静载试验过程及现象
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 CBZ-1200-1 试验结果分析
• 2.4.2 CBF-1200-1 试验结果分析
• 2.5 本章小结
• 3 带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁静力设计方法
• 3.1 换算截面法简介
• 3.1.1 组合梁的换算截面法
• 3.1.2 组合梁换算截面的几何特征
• 3.2 组合梁承载能力计算
• 3.2.1 组合梁正弯矩区截面承载能力计算
• 3.2.2 组合梁负弯矩区截面承载能力计算
• 3.2.3 组合梁抗弯承载力计算总结
• 3.3 组合梁挠度计算
• 3.3.1 换算截面法计算组合梁挠度
• 3.3.2 折减刚度法计算组合梁挠度
• 3.3.3 组合梁挠度计算的试验验证
• 3.4 本章小结
• 4 带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁疲劳性能试验研究
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验方案
• 4.2.1 试件设计
• 4.2.2 试验加载方案
• 4.2.3 试验测量方案
• 4.3 试验过程及现象
• 4.3.1 正弯矩组合梁疲劳破坏形态和裂缝发展
• 4.3.2 负弯矩组合梁疲劳破坏形态和裂缝发展
• 4.4 疲劳试验结果及疲劳性能分析
• 4.4.1 疲劳后静载试验下荷载-跨中挠度关系
• 4.4.2 动挠度及残余挠度发展规律及分析
• 4.4.3 正负弯矩组合梁应变发展规律及分析
• 4.4.4 正负弯矩组合梁最大残余挠度
• 4.5 疲劳试验后静载破坏试验
• 4.5.1 试验现象分析
• 4.5.2 试验结果分析
• 4.5.3 底部钢板应变测量结果
• 4.5.4 组合梁残余荷载-挠度曲线
• 4.6 本章小结
• 5 带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁疲劳设计方法研究
• 5.1 组合梁的疲劳寿命验算
• 5.2 组合梁的疲劳刚度计算
• 5.2.1 混凝土的疲劳变形模量及疲劳强度
• 5.2.2 钢梁、钢板及栓钉的疲劳变形模量
• 5.2.3 组合梁的疲劳刚度计算
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录一：攻读硕士期间的研究成果
• 附录二：硕士期间参与的主要科研项目