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波纹钢腹板预应力混凝土箱梁剪力连接件受力性能研究

作　者: 刘晓琴
导　师: 强士中
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 剪力连接件非线性分析埋入式连接件钉柱连接件 PBL连接件
分类号: U448.213
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 202次
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内容摘要

波纹钢腹板预应力混凝土箱梁是国内外新兴的一种桥梁结构形式。它充分利用了钢和混凝土的材料特性。由于其良好的受力性能在日本和欧美已得到了广泛应用。在波纹钢腹板预应力混凝土箱梁结构设计中,波纹钢腹板与各部分的连接是设计的关键环节,它直接关系到整个组合梁的承载能力。常用的波纹钢腹板预应力混凝土箱梁剪力连接件形式有:钉柱连接件、PBL连接件及埋入式连接件。对这些连接件基本受力性能的了解是合理设计的基础。本文在总结、吸收前人成果的基础上,对波纹钢腹板预应力混凝土箱梁常用剪力连接件做了进一步研究。主要内容如下:第一,本文采用ANSYS有限元分析软件对钉柱连接件和PBL连接件受力性能进行了非线性分析,了解了它们的受力机理与破坏形式。第二,本文改变了钉柱连接件及PBL连接件的部分参数,研究其对剪力连接件受力性能的影响。第三,本文将钉柱连接件及PBL连接件有限元分析结果与试验结果进行了对比,揭示了有限元分析的合理性。第四,本文将钉柱连接件及PBL连接件有限元分析结果与公式计算结果进行了对比。最后,对鄄城黄河公路大桥埋入式连接件进行了安全性验证。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-20
  1.1 波纹钢腹板箱梁的发展概况  11-14
  1.2 波纹钢腹板箱梁的优缺点  14-15
  1.3 剪力键研究现状  15-18
  1.4 本文的主要研究内容  18-20
第2章波纹钢腹板箱梁剪力连接件  20-27
  2.1 引言  20
  2.2 波纹钢腹板组合箱梁接合部的连接方式及特点  20-22
    2.2.1 波纹钢腹板与混凝土顶、底板常用的接合方式  20-21
    2.2.2 波纹钢腹板与端横梁的结合方式  21-22
    2.2.3 波纹钢腹板与内衬混凝土的接合方式  22
  2.3 剪力连接件  22-26
    2.3.1 常用剪力连接件及分类  22-23
    2.3.2 新型剪力连接件  23-25
    2.3.3 剪力连接件研究方法  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章鄄城黄河桥埋入式剪力连接件的设计  27-38
  3.1 工程简介  27-28
  3.2 剪力连接件设计流程  28-33
    3.2.1 设计流程分析  28-32
    3.2.2 设计流程小结  32-33
  3.3 鄄城黄河公路大桥全桥计算确定竖向剪力  33-36
    3.3.1 概述  33
    3.3.2 设计资料  33-34
    3.3.3 有限元模型  34
    3.3.4 有限元结果  34-36
  3.4 鄄城黄河公路大桥顶底板与腹板接合部构造介绍  36
  3.5 埋入式连接件的设计验算  36-37
  3.6 结论  37
  3.7 本章小结  37-38
第4章有限元仿真分析  38-49
  4.1 概述  38
  4.2 钢材材料理论  38-40
    4.2.1 钢材本构关系  38-39
    4.2.2 钢材本构模型  39-40
  4.3 钢筋混凝土理论  40-45
    4.3.1 混凝土破坏准则  40-41
    4.3.2 混凝土本构关系  41-43
    4.3.3 有限元分析中混凝土裂缝处理模式  43-44
    4.3.4 有限元分析中钢筋处理模式  44-45
  4.4 ANSYS相关单元及材料理论  45-48
    4.4.1 一般单元  45
    4.4.2 混凝土单元  45-46
    4.4.3 ANSYS弹塑性分析  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第5章钉柱连接件受力性能分析  49-85
  5.1 概述  49-51
  5.2 有限元模型简介  51-53
  5.3 有限元分析结果  53-60
    5.3.1 全过程受力分析  53-58
    5.3.2 荷载-滑移曲线  58-59
    5.3.3 受力机理  59
    5.3.4 破坏形式  59-60
  5.4 参数分析  60-69
    5.4.1 混凝土等级  60-61
    5.4.2 钉柱材料强度  61-62
    5.4.3 钉柱直径  62-63
    5.4.4 钉柱高度  63-67
    5.4.5 有无箍筋  67
    5.4.6 有限元结果汇总  67-69
  5.5 有限元结果与试验结果对比  69-73
    5.5.1 钉柱试验介绍  69-72
    5.5.2 试验结果汇总及比较  72-73
    5.5.3 有限元结果与试验结果对比  73
  5.6 有限元结果与公式计算结果对比  73-84
    5.6.1 与极限承载力公式对比  73-82
    5.6.2 与荷载-滑移曲线公式对比  82-84
  5.7 本章小节  84-85
第6章 PBL连接件受力性能分析  85-114
  6.1 概述  85-86
  6.2 有限元模型简介  86-87
  6.3 有限元分析结果  87-99
    6.3.1 PBL16连接件全过程受力分析  87-97
    6.3.2 受力机理  97
    6.3.3 破坏形式  97-98
    6.3.4 PBL16连接件荷载-滑移曲线  98-99
  6.4 参数分析  99-105
    6.4.1 有无贯穿钢筋  99-100
    6.4.2 混凝土等级  100-102
    6.4.3 钢板开孔直径  102-103
    6.4.4 贯穿钢筋直径  103-104
    6.4.5 有限元结果汇总  104-105
  6.5 有限元结果与试验结果对比  105-106
    6.5.1 厦门马新大桥剪力键试验  105-106
    6.5.2 试验结果与有限元结果对比  106
  6.6 有限元结果与公式计算结果对比  106-113
    6.6.1 PBL连接件极限承载力各公式简介  106-108
    6.6.2 计算结果对比  108-113
  6.7 本章小结  113-114
结论  114-116
  1 主要的研究结论  114-115
  2 需要进一步研究的问题  115-116
致谢  116-117
参考文献  117-120
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目  120

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