带混凝土翼板的矩形钢管翼缘组合梁抗弯性能研究

论文摘要

钢管-混凝土组合梁是由钢-混凝土组合结构和钢管混凝土结合的新型组合结构。当前普通的工字钢-混凝土组合梁在施工时较容易发生倾覆,纯粹的圆钢管混凝土组合梁又与桥面板之间存在纵向滑移且增加了结构自重,为了改善这一现状,提出了将两种结构结合的带矩形钢管混凝土上翼缘的直腹板钢-混凝土组合梁和带矩形钢管混凝土上翼缘的波折腹板钢-混凝土组合梁。两种结构均带有混凝土桥面板,以方便研究组合梁与桥面板的协作效应。目前,国内外对带混凝土翼板的矩形钢管翼缘组合梁的研究还很少。本文通过对两片组合梁进行静力抗弯试验研究了新型组合梁的抗弯性能,并进行了数值和理论分析,为新型结构的进一步研究和在实桥当中的应用奠定了基础。本文的主要研究工作如下：1.对带矩形钢管混凝土上翼缘的直腹板钢-混凝土组合梁（SCCG-1）和带矩形钢管混凝土上翼缘的波折腹板钢-混凝土组合梁（SCCG-2）进行了抗弯试验,记录实验现象并对试验数据进行分析。2.采用ANSYS建立有限元模型。将试验结果和有限元结果进行对比分析,修正有限元模型,进一步对有限元模型进行变参数分析。3.建立截面抗弯承载力简化计算公式,并将实验结果与计算结果和有限元分析结果进行对比分析。4.设计直腹板管翼缘组合梁实桥方案,并与等效工字形组合梁桥进行对比,研究二者技术与经济性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究钢管-混凝土组合梁的意义
• 1.2 钢管-混凝土组合梁综述
• 1.2.1 钢-混凝土组合梁综述
• 1.2.2 钢管混凝土组合结构综述
• 1.2.3 高性能混凝土介绍
• 1.2.4 波形钢腹板介绍
• 1.2.5 钢管-组合梁的研究进展
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 带混凝土板的矩形钢管-混凝土高性能组合梁试验研究
• 2.1 试验梁编号
• 2.2 直腹板组合梁试验过程
• 2.2.1 直腹板试验梁设计
• 2.2.2 直腹板试验梁测点布置
• 2.2.3 直腹板试验梁加载方案
• 2.2.4 直腹板试验梁加载时实验现象描述
• 2.3 直腹板组合梁试验数据分析
• 2.3.1 直腹板组合梁的变形分析
• 2.3.2 直腹板组合梁的应变分析
• 2.4 波形腹板组合梁试验过程
• 2.4.1 波形腹板试验梁设计
• 2.4.2 波折腹板试验梁测点布置
• 2.4.3 波形腹板试验梁加载方案
• 2.5 波形腹板组合梁试验数据分析
• 2.5.1 波形腹板组合梁的变形分析
• 2.5.2 波形腹板组合梁的应变分析
• 2.6 直腹板组合梁与波折腹板组合梁性能对比
• 2.7 本章小结
• 第三章 带混凝土板的矩形钢管-混凝土组合梁抗弯性能参数分析
• 3.1 有限元分析模型
• 3.1.1 单元选择和材料力学性能的确定
• 3.1.2 非线性分析方法选取
• 3.1.3 本构关系曲线选取
• 3.1.4 钢管与混凝土之间的连接
• 3.1.5 网格划分及荷载约束的施加
• 3.2 直腹板组合梁试验结果与有限元结果比较
• 3.2.1 抗弯承载力
• 3.2.2 跨中荷载-挠度曲线
• 3.2.3 跨中各测点沿梁高的应变分布
• 3.2.4 梁端剪应变分析
• 3.3 直腹板组合梁抗弯性能参数数值分析
• 3.3.1 材料强度的影响
• 3.3.2 含钢率的影响
• 3.4 波折腹板组合梁试验结果与有限元结果比较
• 3.4.1 抗弯承载力
• 3.4.2 跨中荷载-挠度曲线
• 3.4.3 跨中各测点沿梁高的应变分布
• 3.4.4 梁端剪应变分析
• 3.5 波折腹板组合梁抗弯性能参数数值分析
• 3.5.1 材料强度的影响
• 3.5.2 含钢率的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 带混凝土板的矩形钢管-混凝土高性能组合梁承载力分析
• 4.1 带混凝土板的钢管-混凝土组合梁力学性能分析
• 4.1.1 工作原理
• 4.1.2 中性轴位置讨论
• 4.1.3 用Matlab计算积分的方法
• 4.2 矩形钢管-混凝土组合梁抗弯承载力计算公式
• 4.2.1 带混凝土板的直腹板组合梁（SCCG-1）抗弯承载力计算公式
• 4.2.2 带混凝土板的波折腹板组合梁（SCCG-1）抗弯承载力计算公式
• 4.3 本章小结
• 第五章 矩形钢管-混凝土组合梁在桥梁中的应用探讨
• 5.1 桥型方案构思
• 5.1.1 跨径
• 5.1.2 桥型
• 5.1.3 设计参数
• 5.2 桥梁验算
• 5.2.1 有限元模型
• 5.2.2 结果分析
• 5.2.3 应用Midas对比分析
• 5.2.4 管翼缘组合梁与工字形组合梁的对比分析
• 5.3 本章小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 致谢