波紋鋼腹板預彎槽型梁靜力學性能研究

《波紋鋼腹板預彎槽型梁靜力學性能研究》是依託東南大學，由黃僑擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：波紋鋼腹板預彎槽型梁靜力學性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃僑
• 依託單位：東南大學

中文摘要

將預彎梁、波紋鋼腹板與槽形梁結構相結合，形成新型的波紋鋼腹板預彎槽形梁結構。該結構繼承了三種結構剛度大、施工簡便、噪音小等優點，與傳統槽形梁結構相比其結構力學性能更好、建造更簡便、結構耐久性更好。該結構特點突出，適合於公路橋樑和軌道交通橋樑建設項目，特別是鐵路跨線橋和高速鐵路橋工程。採用理論與實驗相結合的方法對這一結構的靜力學性能進行研究。理論研究中，採用非線性有限元分析方法，研究波紋鋼腹板預彎槽形梁結構的靜力學特性、構造特點、設計理論等內容，並針對重要參數進行參數分析。在理論研究的基礎上，採用縮尺實驗對理論研究結果進行驗證。該結構是一種新型的橋樑主梁結構形式，將填補國內外在這一領域的空白。如完成其力學性能的研究，將提高我國在槽形梁橋研究和建設領域的技術水平，使我國在此種橋樑結構的研究中處於國際領先地位。

結題摘要

本項目主要針對波形鋼腹板預彎槽型梁的彎曲、剪下、扭轉力學性能以及製作過程中的應力分布進行了全面研究。通過製作過程中的應力測試，分析了鋼樑翼緣的預彎應力，混凝土反彈壓應力，混凝土徐變、收縮引起的應力損失，荷載作用下試驗梁的截面應變分布和截面開裂荷載。鋼樑反彈能夠有效地對一期混凝土施加預壓應力；試驗梁一期混凝土下緣混凝的徐變、收縮應力損失較小。通過靜載試驗，驗證了剪應力簡化模型的準確性，提出了適用於此類梁的受壓區等效矩形高度限制方程。分析了組合梁的荷載和預應力效應的力學特徵，推導了槽型梁截面的剪應力分布。基於彈性理論提出了的支反力-荷載分段函式計算模式，對槽型梁的剪下應變幾何方程進行分段積分，從而建立了計算剪下撓度的通用公式。該公式適用於計算在任意位置的多個集中荷載和均布荷載同時作用下的剪下撓度。通過4片波形鋼腹板組合槽型梁和1片波形鋼腹板組合工形梁的靜載試驗和有限元分析，驗證了剪下撓度通用公式的準確性。基於約束扭轉理論，假定波形鋼腹板的翹曲應力為零，推導了集中扭矩作用下的扭轉角公式，並建立了偏載係數表達式。通過2片試驗梁的偏載試驗和3片試驗梁的對稱荷載試驗，分析了偏載位置對跨中豎向位移和扭轉角的影響。初步建立了偏載係數評價方法，提出了偏載彎扭比和位置係數的概念，從而可以通過偏載係數對比不同橋樑的偏載受力性能。試驗梁的偏載性能比波形鋼腹板組合箱梁差10%左右，適當的增加梁高，能使得波形鋼腹板組合槽型梁具有較好的抗扭性能。