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钢—混凝土塔座预应力结合段受力性能研究

作　者: 李达
导　师: 刘来君
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 钢-混凝土接头 受力性能 模型试验 有限元仿真
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
引　用: 1次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-23
  1.1 钢—混凝土复合结构  10-11
    1.1.1 复合结构分类  10
    1.1.2 钢—混凝土复合结构的应用  10-11
  1.2 钢-混结合在桥梁中的应用  11-13
    1.2.1 结合拱在桥梁中的应用  11-12
    1.2.2 结合梁在桥梁中的应用  12
    1.2.3 结合塔在桥梁中的应用  12-13
  1.3 钢与混凝土的连接  13-17
    1.3.1 焊接钢筋锚固式  13-14
    1.3.2 PBL剪力键式  14-15
    1.3.3 剪力钉体外预应力锚固式  15-16
    1.3.4 外法兰预压式  16-17
  1.4 研究背景  17-21
    1.4.1 桥梁概况  17
    1.4.2 主桥结构体系  17-19
    1.4.3 钢架塔设计细节  19-20
    1.4.4 倾斜型预压式钢—混结合段设计  20-21
  1.5 研究现状及存在问题  21-22
  1.6 本文所研究内容  22-23
第二章 钢—混凝土塔座预应力结合段模型有限元分析  23-32
  2.1 有限元单元介绍  23-24
  2.2 有限元模型建立  24-26
  2.3 钢—混结合段有限元分析研究  26-31
    2.3.1 结合段受力机理  26-27
    2.3.2 最大轴力荷载组合  27-29
    2.3.3 最大弯矩荷载组合  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 钢—混凝土塔座预应力结合段模型试验原理  32-53
  3.1 材料本构关系及屈服准则  32-36
    3.1.1 钢的本构关系及屈服准则  32-33
    3.1.2 混凝土的本构关系  33-35
    3.1.3 螺栓连接件受力状态与破坏形态  35-36
  3.2 模型试验原理  36-52
    3.2.1 模型试验的概述  36-37
    3.2.2 量纲分析  37-39
    3.2.3 模型的相似理论  39-52
  3.3 本章小结  52-53
第四章 钢—混凝土塔座预应力结合段模型试验  53-80
  4.1 模型试验设计  53
  4.2 模型试验目的  53
  4.3 模型设计及制作  53-62
    4.3.1 模型比例  53-54
    4.3.2 模型尺寸  54-56
    4.3.3 测点选取及布置  56-59
    4.3.4 模型施加荷载设计  59-61
    4.3.5 加载实施方案  61-62
    4.3.6 模型细部要求  62
  4.4 模型试验结果分析  62-69
    4.4.1 最大轴力荷载组合作用结果  63-66
    4.4.2 最大弯矩荷载组合作用结果  66-69
  4.5 试验结果与有限元计算结果比较分析  69-72
    4.5.1 最大轴力荷载组合作用  69-71
    4.5.2 最大弯矩荷载组合作用  71-72
  4.6 破坏加载研究  72-78
    4.6.1 高强螺栓握裹力估算  73
    4.6.2 破坏阶段受力分析  73-78
  4.7 本章小结  78-80
第五章 结论与展望  80-82
  5.1 结论  80-81
  5.2 展望  81-82
参考文献  82-85
致谢  85

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学
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