波形鋼腹板PC組合箱梁抗扭性能的理論與試驗分析.pdf

1、波形鋼腹板PC組合箱梁是以波形鋼腹板代替混凝土腹板而形成的新型組合結構，近些年在我國橋梁工程的建設中得到廣泛應用。由于波形鋼腹板代替混凝土成為腹板后，其腹板厚度明顯降低，從而導致其抗扭剛度明顯小于混凝土腹板。本文主要研究波形鋼腹板組合箱梁的抗純扭性能，主要工作如下:
　　(1)設計并制作了3根模型梁
　　，用于單調純扭作用試驗，探究波形鋼腹板組合箱梁在純扭作用下，箱梁整體的破壞形態(tài)、箱梁的扭矩-扭率曲線、混凝土板的裂縫開展形

2、態(tài)。試驗結果表明，波形鋼腹板組合箱梁在純扭作用下，破壞形式均表現(xiàn)為材料受剪破壞;所有混凝土表面裂縫與梁縱軸線夾角基本呈45°，組合箱梁最終破壞時表現(xiàn)為空間螺旋形，沿縱軸向分布均勻。組合箱梁最后喪失承載力是由于初始主裂縫的不斷擴展導致的,而不是由次生裂縫導致的。波形鋼腹板組合箱梁在波形鋼腹板屈服后，還可以繼續(xù)承擔外加扭矩，其極限扭矩大于屈服扭矩。
　　(2)采用空間有限元分析的方法(FEA)，考慮材料的非線性，建立試驗梁的有限元模型

3、，并將有限元計算值與試驗結果進行對比。結果表明，在合理選取材料力學參數(shù)和單元類型的基礎上，可通過建立有限元模型分析波形鋼腹板組合箱梁在純扭作用下的力學性能，計算所得抗扭極限承載力與試驗值較為接近，驗證有限元模型的準確性。并對有限元模型進行參數(shù)化分析，結果表明，混凝土強度、鋼腹板厚度、配筋量及腹板傾斜角度等增加會提高組合箱梁抗扭極限承載力，但各個參數(shù)影響程度不同。分析了波形鋼腹板在純扭作用下剪應力沿截面高度方向分布規(guī)律。直腹式波形鋼腹板組

4、合箱梁在純扭作用下，鋼腹板接近處于純剪應力狀態(tài)。
　　(3)為了對比腹板形式不同對箱梁抗扭承載力的影響，通過分別建立波形鋼腹板組合箱梁、平鋼腹板組合箱梁以及傳統(tǒng)混凝土箱梁有限元計算模型，結果表明，傳統(tǒng)混凝土箱梁抗扭承載力優(yōu)于波形鋼腹板組合箱梁，而平鋼腹板抗扭承載力與波形鋼腹板較為接近。
　　(4)通過總結和分析了前文試驗結果和有限元計算結果，針對波形鋼腹板組合箱梁屈服后還能繼續(xù)承載的試驗現(xiàn)象，進行了理論分析。利用既有試驗結果