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分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁受力性能研究

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分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁受力性能研究

作者：张仁杰南京航空航天大学

学位级别：硕士

为提高桥梁跨径与负弯矩区桥面板的抗裂能力,改善结构内力分布,本文提出分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁桥结构,并对这种结构进行了深入研究,主要研究内容如下:1)对分段预应力钢管混凝土桁架-预制混凝土板连续组合梁抗弯性能进行了... 详细信息

为提高桥梁跨径与负弯矩区桥面板的抗裂能力,改善结构内力分布,本文提出分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁桥结构,并对这种结构进行了深入研究,主要研究内容如下:1)对分段预应力钢管混凝土桁架-预制混凝土板连续组合梁抗弯性能进行了研究。基于三个平面圆形钢管混凝土桁架结构受弯试验,建立对应的精细化有限元模型,对比试验结果与有限元结果,验证有限元模型的准确性和适用性。在此基础上,建立9个分段预应力钢管混凝土桁架-预制混凝土板连续组合梁有限元模型,通过数值模拟方法研究其在均布荷载作用下的抗弯性能,分析了预应力度大小和有无上部预制混凝土板对结构破坏模式、荷载-位移曲线、抗弯承载力、局部应力应变和预制混凝土板裂缝分布的影响规律,提出了考虑分段预应力筋的结构抗弯承载力计算方法。2)对预应力钢管混凝土相贯节点的力学性能进行了研究。基于钢管混凝土K形相贯节点试验,建立对应精细化有限元模型,对比试验结果与有限元结果,验证有限元模型的准确性和适用性。在此基础上,建立32个预应力钢管混凝土KK形相贯节点支管轴向受力模型、6个预应力相贯节点受弯模型和3个无预应力相贯节点受弯模型。支管轴向受力模型以支主管直径比、主管径厚比、支管径厚比等为参数,受弯模型以主管内预应力筋数量和支管壁厚为参数,通过数值模拟方法研究其在轴向荷载作用下的轴拉性能和在径向荷载作用下的抗弯性能,分析了各个参数对相贯节点破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载力和局部应力的影响,最后提出预应力钢管混凝土KK形相贯节点轴拉和受弯承载力计算方法。3)基于实际工程对分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁桥受力性能进行了研究。以四川雅安干海子大桥为原型,主桁架截面选择三肢倒三角形截面,通过数值模拟方法,建立结构相似的6个三跨分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁桥简化模型、6个三跨通长预应力连续组合梁桥模型和1个无预应力三跨连续组合梁桥模型,研究其在施工阶段、承载能力极限状态和正常使用状态的截面受力性能。将分段预应力结构与通长预应力结构划分不同的施工工序,分析结构关键截面在施工阶段的位移和应力。采用基本组合分析承载能力极限状态,采用荷载短期组合和长期组合分析正常使用极限状态,对中跨下弦跨中截面的挠度、应力、弯矩、轴力和中支座上弦截面的应力、轴力、上部桥面板应力进行研究。最后提出考虑分段预应力作用的支座负弯矩区和跨中正弯矩区的抗弯刚度计算方法。

关键词：分段预应力钢管混凝土桁架连续组合梁受力性能相贯节点

体外预应力钢—混凝土连续组合梁承载力数值分析

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体外预应力钢—混凝土连续组合梁承载力数值分析

作者：孙晏一吉林大学

学位级别：硕士

本论文主要研究了体外预应力钢—混凝土连续组合梁的极限承载能力,通过分析得到跨中双筋部分和支点负弯矩处的极限承载力实用公式,并编写程序分析了截面尺寸对极限承载力的影响规律。文章通过使用杆系有限元软件MIDAS/Civil进行了连续... 详细信息

本论文主要研究了体外预应力钢—混凝土连续组合梁的极限承载能力,通过分析得到跨中双筋部分和支点负弯矩处的极限承载力实用公式,并编写程序分析了截面尺寸对极限承载力的影响规律。文章通过使用杆系有限元软件MIDAS/Civil进行了连续组合梁的弹性分析,通过定义施工阶段模拟了梁在先张法和后张法下的受力情况,得出了组合梁跨中截面和支点截面的应力分布,并估计了极限承载力的大小。随后使用大型通用有限元程序ANSYS模拟了连续组合梁的材料非线性性能,并最终根据程序的提示得出极限承载力的大小。通过推导出的极限承载力计算公式来计算组合连续梁的极限承载力,理论计算值和有限元软件计算得到的数值有良好的一致性,并进行了截面尺寸对承载力的影响分析。本文的工作为下一步连续组合梁的实验及实验桥的建设打下了基础。

关键词：体外预应力连续组合梁非线性极限承载力

内置H型钢预应力混凝土连续组合梁塑性性能试验研究

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内置H型钢预应力混凝土连续组合梁塑性性能试验研究

作者：韩宝权哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

内置H型钢预应力混凝土组合梁是指在型钢外围绑扎钢筋骨架并浇筑混凝土而形成的由混凝土、型钢、预应力筋及钢筋骨架组合而成的梁。内置H型钢预应力混凝土组合梁既可用于常规新建工程,也可用于既有房屋的新增套建增层结构一层顶盖的主... 详细信息

内置H型钢预应力混凝土组合梁是指在型钢外围绑扎钢筋骨架并浇筑混凝土而形成的由混凝土、型钢、预应力筋及钢筋骨架组合而成的梁。内置H型钢预应力混凝土组合梁既可用于常规新建工程,也可用于既有房屋的新增套建增层结构一层顶盖的主梁或次梁,还可用于巨型框架房屋巨型结构层的框架梁或次梁。用于常规新建结构可明显降低结构自重。为了探索内置H型钢预应力混凝土连续组合梁的塑性内力重分布的规律,进行了3根连续梁的试验。考察了塑性铰区长度及塑性铰的形成与转动过程及转动能力。通过非线性分析,重点考察了型钢高度与梁高比值、型钢含钢量等两个关键参数对塑性内力重分布的影响规律。在钢梁和钢筋混凝土梁板塑性设计的基础上,提出了内置H型钢预应力混凝土连续组合梁弯矩调幅对象的思想,即将支座控制截面弹性弯矩计算值中高于正截面承载能力极限状态下按平截面假定计算的型钢所承担弯矩的剩余部分作为弯矩调幅对象。基于试验结果和非线性分析结果,提出了内置H型钢预应力混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式、塑性转角计算公式和以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅计算公式。

关键词：预应力型钢混凝土连续组合梁塑性铰弯矩调幅

工字型钢—混凝土连续组合梁受弯性能分析及负弯矩区承载力计算

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工字型钢—混凝土连续组合梁受弯性能分析及负弯矩区承载力计算

作者：彭刚湘潭大学

学位级别：硕士

钢－混凝土组合梁主要由三种材料组合而成，分别是钢梁、混凝土板和剪力连接件。在我国，组合梁已经得到了长足发展和广泛应用，其设计理论和有关计算方法也已经纳入了我国钢结构设计规范。实践结果表明，组合梁充分发挥了钢材与混凝土... 详细信息

钢－混凝土组合梁主要由三种材料组合而成，分别是钢梁、混凝土板和剪力连接件。在我国，组合梁已经得到了长足发展和广泛应用，其设计理论和有关计算方法也已经纳入了我国钢结构设计规范。实践结果表明，组合梁充分发挥了钢材与混凝土各自的有利性能，能产生显著的经济效益，因此，需要进一步研究组合梁的各项力学性能。本文根据已有的试验数据，建立了三维有限元数值分析模型，对荷载作用下的工字型钢－混凝土连续组合梁受弯全过程，进行了非线性数值模拟，得到了连续组合单跨梁的跨中荷载－挠度（P-δ）曲线和极限承载力Pu。计算分析表明，数值分析结果与试验实测值基本吻合，证明该数值分析模型是合理有效的。利用该模型，对影响连续组合梁受弯性能的主要参数（钢梁强度、腹板厚度、混凝土强度及板内配筋率），进行了探讨，结果表明，钢梁强度等级和腹板厚度对连续组合梁的抗弯承载力影响较大;板中配筋率对连续组合梁的抗弯承载力影响较小;混凝土强度等级对连续组合梁抗弯承载力有一定影响，但混凝土强度等级达到一定水平后，影响随之减小。基于上述分析结论及连续组合梁所具有的特性，以简化塑性理论为基础，根据截面中性轴位置及剪力连接程度的不同，分四种情况，给出了连续组合梁负弯矩区的抗弯承载力计算公式，结果表明，该方法精确度较高，能为工程设计提供参考依据。

关键词：连续组合梁受弯性能非线性有限元分析抗弯承载力计算

钢—混凝土连续组合梁在弯矩与扭矩联合作用下的受力性能研究

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钢—混凝土连续组合梁在弯矩与扭矩联合作用下的受力性能研究

作者：刘满秋石家庄铁道大学

学位级别：硕士

与简支组合梁和悬臂组合梁相比,在竖向偏心荷载作用下,连续组合梁同时存在正弯矩、负弯矩和扭矩,其受力状态比前两种组合梁复杂。目前对于组合梁弯扭复合状态下的受力性能研究以正弯扭居多。本文依托河北省自然科学基金项目《钢-混凝土... 详细信息

与简支组合梁和悬臂组合梁相比,在竖向偏心荷载作用下,连续组合梁同时存在正弯矩、负弯矩和扭矩,其受力状态比前两种组合梁复杂。目前对于组合梁弯扭复合状态下的受力性能研究以正弯扭居多。本文依托河北省自然科学基金项目《钢-混凝土组合箱梁在负弯矩和扭矩联合作用下的受力机理研究》(E2014210038),对两跨钢-混凝土连续组合梁在偏心荷载下的受力性能进行试验和理论研究,所做的主要工作和结论如下:(1)进行了钢-混凝土两跨连续组合梁在偏心竖向荷载下的全过程静载模型试验,得到了连续组合梁的极限承载力、截面应变、截面滑移、混凝土板裂缝开展规律,发现在0.8倍极限荷载以内,纵向应变沿梁高方向仍符合平截面假定,截面滑移随着荷载的增加而增大,混凝土板裂缝间距与横向钢筋间距有关,在受力过程中存在内力重分布;(2)利用ANSYS软件建立了不同参数下的有限元模型,其弹性阶段的受力性能进行了参数分析。钢梁底板的纵向应变和扭转翘曲应变均在有横隔板处沿横截面呈U型分布,在无横隔板处呈线性分布,且横向梯度和数值均随扭弯比的增大和连接度的减小而增大,但受横隔板间距及配筋力比影响较小;纵、横向滑移均连接度和扭弯比的增大而增大,纵向滑移沿梁轴的分布于剪力分布图相似,横向滑移数值较小,可忽略不计;(3)连续组合梁在弯扭共同作用下,在负弯矩区产生弯矩重分布,且弯矩重分布系数随着荷载的增加而增加;扭矩在受力过程也发生重分布现象,但程度很小,说明混凝土开裂对抗扭刚度影响不大;(4)正、负弯矩区的弯矩和扭矩表现出相似的相关性,其表达式略有差别,总体而言,极限扭矩对极限弯矩影响不大,而极限弯矩对极限扭矩影响较大。

关键词：连续组合梁应变滑移内力重分布弯扭相关性

钢—混凝土连续组合梁抗弯性能及其可靠度分析

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钢—混凝土连续组合梁抗弯性能及其可靠度分析

作者：潘明杨武汉科技大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁是通过剪力连接件将钢梁和钢筋混凝土板连接成整体共同受力的一种新型梁。尽管钢-混凝土组合梁在国内外有着比较广泛的研究，然而在设计理论及实际应用中仍然存在许多不足，随着钢-混凝土连续组合梁的进一步的应用，抗... 详细信息

钢-混凝土组合梁是通过剪力连接件将钢梁和钢筋混凝土板连接成整体共同受力的一种新型梁。尽管钢-混凝土组合梁在国内外有着比较广泛的研究，然而在设计理论及实际应用中仍然存在许多不足，随着钢-混凝土连续组合梁的进一步的应用，抗弯性能有可能会影响结构的可靠性。基于此，对5组不同参数下的钢-混凝土连续组合梁的抗弯性能及其可靠度指标进行试验值与理论值对比分析。根据湖北鸿路钢构公司已有钢-连续组合梁试验数据，建立了三维有限元数值分析模型，对其应力、应变、裂缝开展图、模态等进行了有限元模拟分析，绘制出了连续组合梁的跨中荷载-挠度曲线。计算分析表明，数值分析结果与试验实测值基本吻合，证明该分析模型是合理有效的。利用该模型，对影响连续组合梁抗弯性能的主要参数（横向配筋率、材料强度、腹板厚度、剪切连接强度）进行了探讨，结果表明，钢梁强度等级和腹板厚度对连续组合梁的抗弯承载力影响较大;剪切连接强度和配筋率对连续组合梁抗弯承载力较小;混凝土强度等级对连续组合梁抗弯承载力有一定影响，但混凝土强度等级达到一定水平以后，影响程度随之减小。利用可靠度相关理论，建立钢-混凝土连续组合梁抗弯承载力功能函数，对各参数进行相关统计后对影响钢-混凝土连续组合梁的抗弯性能的主要可靠度指标（钢材品种、材料强度等级、配筋率、荷载组合形式）进行敏感性分析，计算结果均高于规范规定在安全等级为二级时脆性破坏时的标准，为工程设计提供了有效的理论依据。

关键词：连续组合梁抗弯性能可靠度分析抗弯承载力有限元分析