钢—混凝土塔座预应力结合段受力性能研究

论文摘要

钢-混凝土接头作为桥塔最重要的结构节点之一,它连接钢塔和混凝土塔座,其设计的合理性直接影响桥梁的使用和结构安全,因此对该接头受力性能进行研究具有重要意义。本文以北京房山五渡桥钢-混凝土接头为工程背景,采用缩尺钢—混凝土接头压弯试件进行模型试验。通过加载试验获得钢—混凝土接头各部位的变形及应变历程,分析该接头的应力分布及应力传递规律,验证该接头在最不利荷载组合作用下的安全性能,进一步将试验所测数据与有限元计算结果进行对比分析,验证了试验结果的可靠性。在模型试验基础上,通过有限元分析、理论计算分析,验证实桥钢—混凝土接头在最不利荷载组合作用下的安全性能。论文分析结果表明：在使用荷载作用下,钢—混凝土试件受力性能与普通压弯混凝土构件受力性能相似。在最大轴力荷载组合、最大弯矩荷载组合各级荷载作用下钢—混凝土接头各构件应力符合设计要求；钢-混凝土接头的钢结构高应力能够均匀、流畅地向混凝土低应力传递、扩散。在破坏荷载的作用下,高强螺栓因拔出混凝土塔座而破坏的可能性比较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢—混凝土复合结构
• 1.1.1 复合结构分类
• 1.1.2 钢—混凝土复合结构的应用
• 1.2 钢-混结合在桥梁中的应用
• 1.2.1 结合拱在桥梁中的应用
• 1.2.2 结合梁在桥梁中的应用
• 1.2.3 结合塔在桥梁中的应用
• 1.3 钢与混凝土的连接
• 1.3.1 焊接钢筋锚固式
• 1.3.2 PBL剪力键式
• 1.3.3 剪力钉体外预应力锚固式
• 1.3.4 外法兰预压式
• 1.4 研究背景
• 1.4.1 桥梁概况
• 1.4.2 主桥结构体系
• 1.4.3 钢架塔设计细节
• 1.4.4 倾斜型预压式钢—混结合段设计
• 1.5 研究现状及存在问题
• 1.6 本文所研究内容
• 第二章 钢—混凝土塔座预应力结合段模型有限元分析
• 2.1 有限元单元介绍
• 2.2 有限元模型建立
• 2.3 钢—混结合段有限元分析研究
• 2.3.1 结合段受力机理
• 2.3.2 最大轴力荷载组合
• 2.3.3 最大弯矩荷载组合
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢—混凝土塔座预应力结合段模型试验原理
• 3.1 材料本构关系及屈服准则
• 3.1.1 钢的本构关系及屈服准则
• 3.1.2 混凝土的本构关系
• 3.1.3 螺栓连接件受力状态与破坏形态
• 3.2 模型试验原理
• 3.2.1 模型试验的概述
• 3.2.2 量纲分析
• 3.2.3 模型的相似理论
• 3.3 本章小结
• 第四章 钢—混凝土塔座预应力结合段模型试验
• 4.1 模型试验设计
• 4.2 模型试验目的
• 4.3 模型设计及制作
• 4.3.1 模型比例
• 4.3.2 模型尺寸
• 4.3.3 测点选取及布置
• 4.3.4 模型施加荷载设计
• 4.3.5 加载实施方案
• 4.3.6 模型细部要求
• 4.4 模型试验结果分析
• 4.4.1 最大轴力荷载组合作用结果
• 4.4.2 最大弯矩荷载组合作用结果
• 4.5 试验结果与有限元计算结果比较分析
• 4.5.1 最大轴力荷载组合作用
• 4.5.2 最大弯矩荷载组合作用
• 4.6 破坏加载研究
• 4.6.1 高强螺栓握裹力估算
• 4.6.2 破坏阶段受力分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢