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部分充填式钢箱-砼连续组合梁桥基本受力性能及双组合作用机理研究
  • 项目名称:部分充填式钢箱-砼连续组合梁桥基本受力性能及双组合作用机理研究
  • 项目类别:地区科学基金项目
  • 批准号:51168011
  • 申请代码:E080505
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人:莫时旭
  • 依托单位:桂林理工大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

部分充填式钢箱-砼连续组合梁桥梁是矩形钢管砼与传统钢-砼连续组合梁结合的一种新型组合结构梁桥形式,在负弯矩区钢箱中部分充填砼,改善了连续组合梁桥中支座区域结构性能,具有结构自重轻、强度高、刚度大、延性好、抗震和抗疲劳性能好以及施工方便等优点,在中、大等跨径城市和野外桥梁建设中有良好的应用前景。本项目拟通过理论和试验分析部分充填式钢箱-砼组合连续梁桥基本受力性能,研究部分充填式钢箱-砼组合连续梁桥中充填砼和砼桥面板与钢箱梁的双组合作用机理,解决部分充填式钢箱-砼连续组合梁桥负弯矩区强度、稳定性、塑性转动能力、桥面板裂缝宽度控制等关键技术问题,为部分充填式钢箱-砼连续组合梁桥设计提供合理的分析和设计方法,给部分充填式钢箱-砼连续组合梁桥应用提供参考,进一步丰富组合结构形式和理论。

结论摘要:

基于传统钢-混凝土连续组合梁桥中支座区域存在承载力不足及开裂问题,提出了一种新型组合梁桥—部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁桥。中支座负弯矩区的钢箱中部分充填混凝土后,改善了连续组合梁的受力性能,在中、大等跨径桥梁建设中有良好的应用前景。通过理论分析和模型试验研究了部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的受力性能,提出了这种新型组合梁桥的初步设计计算理论。已完成了13根长4.4m简支梁试验梁、6根2X3m连续梁试验梁的受力试验,主要参数为翼板配筋率、抗剪连接度、箱内混凝土充填高度、组合截面力比等。试验结果表明,配筋率对负弯矩区翼板裂缝宽度的控制明显,配筋率3%时弹性阶段裂缝宽度在0.2mm以内;抗剪连接度小于1时裂缝密度明显变小,裂缝宽度随荷载增大变化大,抗剪连接度大于1时裂缝宽度随荷载增大相对比较稳定;箱内壁焊接开孔板连接键可提高了箱壁的局部稳定性,延性相对无开孔板连接键的试验梁提高53%,极限承载能力没有明显提高,说明充填混凝土阻止了钢箱壁内屈,提高了钢箱壁的屈后强度;钢箱全充填梁相对于半充填梁延性有一定提高,但翼板裂缝开展更快,承载能力没有明显提高;综合理论分析和试验研究成果,提出了基于弹性理论的部分充填式钢箱-混凝土组合梁的截面抗弯能力计算公式,滑移造成截面弹性承载能力下降约15%;提出了基于塑性理论的部分充填式钢箱-混凝土组合梁截面极限抗弯能力计算公式,组合梁考虑钢箱腹板、充填混凝土和混凝土翼板三部分贡献的极限抗剪能力计算公式; 利用瑞利-里兹能量法导出了转动约束的矩形板单侧屈曲强度计算公式,并对计算公式进行了简化。提出了部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁桥设计和施工的初步方案;对充填式钢箱-混凝土连续组合梁桥在实际工程中应用的可行性进行了探讨,相对于预应力混凝土连续梁桥在重量上可以减轻约30%,施工更方便,具有更良好的使用性能;与钢箱连续组合梁相比,可简化了钢箱构造,方便加工,节省钢材。研究成果可以为部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁桥设计提供参考。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
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  • 1
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  • 1
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