[博士]斜拉橋索塔錨固區(qū)結構行為與模型試驗研究

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

內容簡介

　　[博士]斜拉橋索塔錨固區(qū)結構行為與模型試驗研究　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度：2009　　近年來，超大跨徑斜拉橋在我國各地大量興起。索塔錨固區(qū)是斜拉橋中的關鍵部位，受力比較復雜。隨著跨度的增加，斜拉索的設計噸位已達到了“千噸”級的水平，使得索塔錨固區(qū)的受力越來越大。因此，斜拉橋索塔錨固區(qū)節(jié)段受力性能分析的探討一直以來受到橋梁界的矚目。本文在收集國內外相關資料和深入分析已有研究成果的基礎上，以金塘大橋索塔錨固區(qū)為背景，結合模型試驗，對斜拉橋索塔錨固區(qū)鋼混組合結構剪力鍵選型、拉索錨固結構傳力機理、實用計算方法展開研究，主要研究內容如下:　　 1、首次提出在索塔錨固區(qū)鋼混組合結構使用新型PBL剪力鍵(帶孔鋼板剪力連接件)，采用試件中部設計加載梁傳力裝置的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的推出試驗方法，對兩類共計6組鋼混組合結構剪力鍵模型(栓釘和PBL)進行破壞試驗。研究了兩者的抗剪承載力、破壞形態(tài)及其內力分布規(guī)律，通過本文定義的方法獲得了兩類剪力連接件的抗剪剛度，并與日本鋼結構協(xié)會(JSSC)定義的方法進行了對比，考察了試件在荷載作用下的位移響應。試驗結果表明，PBL剪力鍵比栓釘在鋼混組合結構之間具有更高的抗剪承載力?！　? 2、在彈塑性變形理論基礎上，對鋼混組合結構結合面粘結應力分布函數(shù)進行了推導，建立了索塔錨固區(qū)鋼混組合結構剪力鍵的荷載一滑移本構方程。基于最小二乘法的基本原理編制了相應的MATLAB程序，對實測數(shù)據(jù)曲線擬合得到剪力連接件非線性剪切剛度，同時給出了相應的計算公式。提出了如何模擬剪力鍵滑移效應的詳細方法，在此基礎上，對不同混凝土強度、栓釘間距、PBL孔洞直徑、貫通鋼筋直徑和鋼肋條厚度下的剪力鍵試件進行單因素的拓展參數(shù)分析，研究各影響因素對索塔錨固區(qū)鋼混組合結構剪力鍵受力性能的影響。　　 3、以金塘大橋索塔錨固區(qū)首次采用的拉索錨固結構為背景，對其進行足尺模型試驗研究。在加載系統(tǒng)上，設計拉索錨固臺座加載系統(tǒng)，克服了以往反力架對加載空間要求大的困難。對索塔錨固區(qū)鋼錨梁一鋼牛腿組合傳力結構在設計荷載、斷索和超載等多種狀態(tài)下進行了模擬，揭示了不同工況下塔壁混凝上和拉索錨固結構的應力變化規(guī)律。試驗結果表明鋼錨梁一鋼牛腿組合結構有很大的安全貯備，同時驗證了在索塔錨固區(qū)鋼混組合結構應用新型PBL剪力鍵的可行性?！　? 4、基于鋼混組合結構剪力鍵荷載一滑移本構方程，對索塔錨固區(qū)拉索錨固結構受力行為進行了數(shù)值模擬，研究了塔壁混凝土、鋼錨梁、鋼錨箱及鋼牛腿各部位應力布規(guī)律，數(shù)值結果與試驗結果吻合良好，理論計算模式能夠反映結構實際受力狀態(tài)，并根據(jù)數(shù)值結果和試驗結果對鋼錨梁一鋼牛腿組合結構的傳力機理進行了分析?！　? 5、為了便于工程應用和設計方便，及時修改調整索塔及錨固結構方案，提出了索塔錨固區(qū)拉索錨固結構簡化分析方法。通過與塔壁混凝土、鋼錨梁和鋼牛腿控制測點的實測應力對比，驗證了簡化實體模型方法的正確性。最后結合索塔錨固區(qū)模型試驗以及實橋鋼錨梁的安裝工藝流程，編制了具體的施工工法，為推廣鋼錨梁結構在斜拉橋方面的應用以及今后其它類似結構的施工方案選擇、施工過程控制提供參考或借鑒。

專題推薦