本项目以高速铁路组合桥梁为背景,重点研究动力荷载对组合桥梁长期受力性能的影响。基于最小耗能原理,建立考虑徐变和动力荷载作用影响的混凝土徐变损伤演变方程。建立考虑动力荷载作用影响的高速铁路组合桥梁徐变计算理论。基于概率有限元法,建立考虑各随机变量(混凝土弹性模量、收缩徐变及动力荷载作用频率)时变规律的高速铁路组合桥梁的时变可靠度数值计算方法。提出基于结构性能和时变可靠度的考虑时间效应与动力效应共同作用的高速铁路组合桥梁设计计算方法。本项目研究成果将对进一步丰富与完善我国钢-混凝土组合结构设计规程和建立一套指导我国高速铁路组合桥梁设计的规范提供重要的理论依据。
steel-concrete composite beam;shrinkage;creep;danamic loading;design method
通过三年的研究工作,项目组较好的完成了项目计划内容。研究成果有(1)在对钢-混凝土组合箱梁进行理论推导的基础上,通过对各参数对挠度贡献的分析,提出了钢-混凝土组合箱梁的挠度计算公式。(2)考虑影响混凝土徐变的相关因素,对钢-混凝土组合箱梁的长期变形进行了理论推导,建立了钢-混凝土组合箱梁的长期挠度计算公式。(3)对钢-混凝土组合箱梁进行了重复荷载作用下的试验研究,研究了不同剪力连接度及不同应力幅对组合箱梁疲劳性能的影响。(4)利用ANSYS对钢—混凝土组合箱梁进行了考虑徐变随机性的可靠度分析和各随机因素的灵敏度分析,得出了以组合梁挠度为可靠度指标的可靠度变化趋势以及各随机因素的灵敏度的大小和变化趋势。(5)在BP模式的基础上,建立了组合梁考虑重复荷载影响的收缩徐变的数值计算模型,并通过计算程序对影响收缩徐变的主要因素进行了深入的参数分析,得到了各参数变化对重复荷载作用下组合梁长期变形的影响规律。(6)利用有限元软件ANSYS分别对承受重复荷载和静荷载(与重复荷载幅值相等)作用的钢-混凝土组合梁的长期受力性能进行了分析和比较。然后利用ANSYS对影响收缩徐变的主要几何因素进行了参数分析,得到了各参数变化对重复荷载作用下组合梁长期变形和应力的影响规律。(7)利用有限元软件ANSYS对钢-混凝土组合箱梁进行了有限元分析,推导了组合箱梁的疲劳寿命计算公式。