城市轨道交通U型梁静载试验研究

论文摘要

随着我国的轨道交通事业取得了飞速发展,城市轨道交通U型梁由于其建筑高度低、截面利用率高、造型美观、降噪效果好等优点,越来越受到工程人员的关注。与传统的槽型梁相比,U型梁在底板取消了横向预应力钢筋,两侧腹板不对称。在荷载作用下,其强度、刚度、抗裂性以及极限承载能力是工程师们比较关注的问题。目前国内轨道交通工程中应用较少,尚无成熟、系统的设计经验可供借鉴。本文利用ANSYS软件建立三维有限元模型,对结构进行自振频率计算、线性与非线性数值模拟。通过试验值与有限元计算值的对比分析,研究结果表明：1.U梁竖向一阶自振频率的实测值4.31Hz,大于计算值3.78Hz,结构的竖向刚度满足设计要求；2.在设计荷载水平作用下,结构处于线弹性受力状态,结构具有良好的强度与刚度；3.在最大剪力加载工况下,梁体未出现斜向裂缝,结构抗剪性能满足要求,但梁端主拉应力测试结果略大于计算值；4.在桥道板局部加载工况下,梁体未出现纵向裂缝,桥道板局部抗裂性能良好；5.在1.2倍设计荷载水平作用下,结构仍具有良好的强度与刚度,U梁未发现可见裂缝,结构的抗裂性满足要求；6.在破坏荷载工况下,加载到1.6倍设计荷载时,结构开始进入塑性阶段,应变、位移和荷载关系表现出一定的非线性。试验梁破坏荷载为2.7倍设计荷载,与破坏荷载计算值一致,说明结构的承载能力不低于2.7倍设计荷载。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 城市轨道交通高架桥结构形式的发展
• 1.2 城市轨道交通U型梁的特点及工程应用
• 1.2.1 城市轨道交通U型梁的特点
• 1.2.2 城市轨道交通U型梁在工程中的应用
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 理论研究
• 1.3.2 试验研究
• 1.4 论文研究的意义
• 1.5 本文的研究内容
• 1.5.1 本文研究的工程背景
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 第2章 钢筋混凝土有限元模型分析
• 2.1 混凝土的破坏准则
• 2.2 钢筋与混凝土材料的本构关系
• 2.2.1 钢筋的本构关系
• 2.2.2 混凝土的本构关系
• 2.3 钢筋混凝土有限元模型
• 第3章 U型梁静载试验设计
• 3.1 试验目的及依据
• 3.1.1 试验的目的
• 3.1.2 试验依据
• 3.2 试验加载及测点布置
• 3.2.1 试验荷载确定原则
• 3.2.2 试验加载工况
• 3.2.3 测点布置
• 3.2.4 试验加载
• 第4章 试验结果与分析
• 4.1 U型梁自振频率测试
• 4.1.1 试验测试结果
• 4.1.2 自振频率实测值与理论计算值的对比分析
• 4.2 设计荷载跨中最大弯矩加载
• 4.2.1 试验测试结果及分析
• 4.2.2 理论计算分析
• 4.2.3 实测值与理论计算值的对比分析
• 4.3 设计荷载支座附近最大剪力加载
• 4.3.1 试验测试结果及分析
• 4.3.2 理论计算分析
• 4.3.3 实测值与理论计算值的对比分析
• 4.4 1.2倍设计荷载跨中最大弯矩加载
• 4.4.1 试验测试结果及分析
• 4.4.2 理论计算分析
• 4.4.3 实测值与理论计算值的对比分析
• 4.4.4 梁体开裂后分析
• 4.5 桥道板局部加载
• 4.5.1 试验测试结果及分析
• 4.5.2 理论计算分析
• 4.5.3 实测值与理论计算值的对比分析
• 4.6 破坏试验加载
• 4.6.1 试验测试结果及分析
• 4.6.2 测试结果与计算结果的对比分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目