单箱八室变截面波纹钢腹板PC箱梁桥试验及相关问题研究

作     者：王世博 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张哲;高梦起

授予年度：2017年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：单箱八室 波纹钢腹板 预应力施加效率 剪力分配规律 

摘      要：波纹钢腹板PC组合箱梁桥经过数十年的发展,其形式逐渐从等截面到变截面,从单箱单室到单箱多室,但国内外针对单箱多室变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥在预应力及荷载作用下的真实受力情况研究还相对较少,本文依托郑州市南三环东延线-107辅道工程,对单箱八室变截面波纹钢腹板PC组合箱梁桥进行实桥试验,并建立有限元模型,分析讨论其受力性能,并重点研究了其预应力施加效率以及波纹钢腹板剪力分配规律问题,以下为主要研究及结论:1.建立精细化的Midas/FEA有限元模型,计算得到预应力及荷载作用下的结构基本力学性能,将实测值、有限元结果及理论计算结果对比分析,得出在各工况作用下实测值与有限元值较为吻合,与理论结果也较为接近。2.对比同一截面两个不同阶段底板正应力值表明,施加体内预应力阶段所产生应力均比体外预应力阶段高。在体内预应力阶段,跨中截面底板施加的有效预应力较高;在体外预应力阶段,跨中截面与1/4截面底板施加的有效预应力较高。通过实测与计算得到在体内预应力作用下,各截面预应力施加效率为0.81.96;在体外预应力作用下,各截面预应力施加效率为0.80.92。3.在体内及体外预应力作用下,4个截面中跨中截面各腹板剪应力分布差异最大,端部截面、1/4截面次之,3/4截面最小。在对称荷载作用下,加载截面的加载区域腹板承担剪力较大且较平均,中侧7道腹板承剪平均在12%3%左右,边侧腹板承剪在4%%之间,最大剪力分配系数C平均在1.21左右;在偏心荷载工况作用下,加载截面的加载区域腹板承担总腹板剪力90%以上,最大剪力分配系数C均在为3.0以上。在对称及偏载作用下,腹板剪力都具有从加载截面向非加载截面逐渐均衡的趋势。整体来看,对称荷载作用下,加载截面梁段和非加载截面梁段的不同波纹钢腹板剪应力分布存在差异,但差异较小;偏载作用下,加载截面梁段和非加载截面梁段的不同波纹钢腹板剪应力分布存在差异较大的情况。通过以上实测与研究的结论可为类似工程的设计提供相应的参考。