论文部分内容阅读
波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁是由混凝土顶板、波形钢腹板、钢管混凝土下弦杆构成的新型组合结构。与法国Maupre桥等组合梁桥相比,由桁式钢管混凝土代替单钢管混凝土作为下弦杆,且采用型钢设置横向联系。本文以该新型结构在车行桥梁中的首次应用——深圳马峦山公园1号桥为工程背景,进行波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁桥抗弯性能的试验与有限元研究,探讨该组合梁桥抗弯设计计算方法。进行的主要工作和得到的主要结论有:(1)采用缩尺比例1:5,开展了两跨总长18m的波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁模型的抗弯性能试验,得到了连续梁正、负弯矩区各构件的受力性能。试验结果表明:弹性阶段组合梁正负弯矩区变形均满足“拟平截面假定”;破坏阶段最大挠度为计算跨径的1/69,说明结构延性好;连续梁正弯矩区抗弯承载能力与同一跨径简支梁试验模型相近。(2)采用有限元软件ABAQUS建立波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁桥模型实体非线性有限元计算模型,与连续梁模型的试验结果进行的对比表明,有限元计算结果能够准确地反映出试验梁的挠度和应变,说明建立的实体有限元模型可以应用于波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁的数值计算中。(3)采用经验证的实体有限元计算模型,分析了下弦杆钢管填充混凝土范围、组合梁梁高、下弦钢管壁厚、波形钢腹板板厚等主要构造参数对波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁受力性能的影响程度。分析结果表明:与下弦钢管全长范围内填充混凝土的连续梁相比,下弦钢管均不填充混凝土会使整体承载能力将下降22%,仅在负弯矩区填充混凝土时将导致混凝土顶板底缘受拉,因此,对于波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁桥建议采用下弦钢管全长范围内填充混凝土的形式。(4)提出波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆连续梁桥正、负弯矩区截面的抗弯承载力计算方法。正弯矩区截面的抗弯承载力应考虑管内混凝土和底平联斜撑对截面抗弯承载力的贡献,其中下弦杆应按拉弯构件计算其对截面承载力的贡献值并考虑管内混凝土对下弦钢管受拉强度的提高作用。负弯矩区截面的抗弯承载力可忽略底平联斜撑的贡献,但应考虑顶板内预应力钢束的作用。对于下弦杆的贡献值,应考虑钢管与管内混凝土的共同作用并按压弯构件进行计算。可采用杆系有限元模型对实桥进行简化计算。主梁承载能力极限状态下和正常使用极限状态下各验算项均能满足要求。