钢板—轻骨料混凝土空心组合板静力及疲劳性能试验研究

论文摘要

钢板—轻骨料混凝土空心组合板是一种新型钢—混凝土组合板,在大跨度桥面板和大跨度楼板等工程实践中有广泛的应用前景。为研究钢板—轻骨料混凝土空心组合板的受力性能并建立相应的设计方法,本文先后开展了系列的静力试验和疲劳试验。首先进行了5块钢板—轻骨料混凝土空心组合板试件的静力试验,主要研究组合板中钢管的布置方向和加载名义剪跨比两个关键因素对受力性能的影响,考察了钢板—轻骨料混凝土空心组合板在静力作用下的破坏形态、裂缝发展情况、钢板及混凝土应变发展情况、极限承载力及延性性能等。根据静力试验研究结果,建立了该空心组合板的正截面受弯极限承载力和刚度计算方法。然后完成了6块钢板—轻骨料混凝土空心组合板和2块钢板—普通混凝土空心组合板试件的高周疲劳试验,着重考察组合板中钢管的布置方向、疲劳荷载幅值、疲劳荷载上限及疲劳加载次数等因素,分析了组合板的疲劳破坏形态、疲劳刚度及疲劳后剩余承载力退化规律等疲劳性能。试验研究结果表明：1)两种钢管布置形式的空心组合板的疲劳破坏形态都是底部钢板达到疲劳极限后发生疲劳开裂或断裂而导致整体失效破坏；2)疲劳刚度随疲劳加载次数的增加退化十分缓慢,而疲劳寿命主要由疲劳荷载幅值控制,与疲劳荷载上限关系不明显；3)疲劳后的剩余承载力有一定程度下降；4)采用普通混凝土组合板的抗疲劳性能要优于采用轻骨料混凝土组合板；5)采用容许应力幅法可以有效地实现空心组合板的疲劳寿命验算。本文的研究结果可为工程实践应用该新型空心组合板提供有力的试验依据和技术支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景意义
• 1.1.1 钢板—轻骨料混凝土空心组合板的特点
• 1.1.2 钢板—轻骨料混凝土空心组合板的优越性
• 1.1.3 钢板—轻骨料混凝土空心组合板受力性能研究的必要性
• 1.2 国内外研究现状及发展
• 1.2.1 国外的研究状况及应用
• 1.2.2 国内的研究状况及应用
• 1.3 本文的主要研究工作
• 1.4 本章小结
• 2 钢板—轻骨料混凝土空心组合板静力性能试验研究及分析
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计与制作
• 2.3 静力性能试验
• 2.3.1 试验装置及加载方案
• 2.3.2 测试内容及测点布置
• 2.3.3 试验过程及现象
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 应变分布及发展分析
• 2.4.2 受弯性能及延性分析
• 2.5 静力设计方法
• 2.5.1 正截面承载力计算
• 2.5.2 刚度计算
• 2.6 本章小结
• 3 钢板—轻骨料混凝土空心组合板疲劳性能试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 试件设计与制作
• 3.3 试验装置及加载方案
• 3.4 测试内容及测点布置
• 3.5 疲劳试验过程及现象
• 3.5.1 试件HCD1-1-4.50-1
• 3.5.2 试件HCD2-1-4.50-1
• 3.5.3 试件HCD3-2-3.85.1
• 3.5.4 试件HCD4-2-3.85.1
• 3.5.5 试件HCD5-2-3.85-0
• 3.5.6 试件HCD6-2-3.85-0
• *'>3.5.7 试件HCD7-2-3.85-0^*
• *'>3.5.8 试件HCD8-2-3.85-0^*
• 3.6 本章小结
• 4 钢板—轻骨料混凝土空心组合板疲劳性能分析
• 4.1 疲劳试验主要结果及分析
• 4.2 应变发展规律及分析
• 4.2.1 沿截面高度应变发展及分析
• 4.2.2 受压区混凝土应变及底部钢板应变发展规律及分析
• 4.3 疲劳刚度退化分析
• 4.3.1 动态挠度及残余挠度与循环加载次数关系
• 4.3.2 疲劳后静载总荷载—跨中挠度关系
• 4.3.3 刚度—循环加载次数曲线特征及分析
• 4.4 剩余承载力退化分析
• 4.5 疲劳寿命验算
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一:攻读硕士期间的研究成果
• 附录二:硕士期间参与的主要科研项目