铺装层对钢-混凝土混合梁(SCHB)连续刚构桥结构的影响分析
本文的研究对象是钢-混凝土混合梁（Steel-concrete hybrid beam）连续刚构桥，与普通的连续刚构桥不同的是，SCHB连续刚构桥在主跨中间采用了钢箱梁代替混凝土箱梁段，并且在结构平面上将混凝土梁段和钢箱梁相互连接，形成连续刚构桥的主梁段。本文以普通连续刚构桥的力学性能为基础，在主跨中，用46m的钢箱梁替换了跨中相等长度的混凝土梁段，然后对这种新型桥梁进行了结构分析。本文研究内容主要包括以下几个方面： （1）创建简化的力学模型，用于描述具体的SCHB刚构桥梁。利用结构力学原理和高等数学知识，得到基本截面的内力和位移的分析表达式。通过控制墩梁刚度比、边中跨比和主跨跨径的改变，分析SCHB刚构桥在恒定荷载和有效活荷载作用下，桥梁结构在墩顶中跨侧弯矩、墩顶边跨侧弯矩、主跨跨中弯矩以及墩顶不平衡弯矩的变化情况，进行简要的力学比较。结果表明：墩梁刚度比对关键截面的内力分布影响较小，而边中跨比和主跨跨径对关键截面的内力分布影响较大。 （2）使用Midas/civil软件建立沥青混凝土铺装层以及水泥混凝土铺装层SCHB连续刚构桥三维模型，对所建模型进行验证。并根据相应规范对SCHB连续刚构桥的混凝土梁段和钢箱梁段进行结构验算，钢箱梁截面的验算内容包括：强度验算、剪切应力验算和折算应力验算；混凝土梁段验算内容包括：持久状况承载能力极限状态验算、持久状况正常使用极限状态验算、持久状况构件应力计算。验算结果符合相关规范的要求。 （3）使用ABAQUS软件建立沥青混凝土铺装层以及水泥混凝土铺装层钢箱梁段的三维模型。并分析了钢箱梁段在车道荷载和车辆荷载作用下的应力以及位移变化情况。结果表明：在相同的条件下，沥青混凝土铺装层下的钢箱梁段、横隔板以及U肋的应力值均要比水泥混凝土铺装层下钢箱梁段、横隔板以及U肋的应力值高得多，且水泥混凝土铺装层下的钢箱梁段在抗变形能力上也具有一定的优势。 （4）对沥青混凝土铺装层以及水泥混凝土铺装层SCHB连续刚构桥进行静力、动力的对比分析，对混凝土梁段、钢箱梁段和钢箱梁与混凝土梁段连接处的应力以及位移变化情况进行对比分析，并分析了两种铺装层下桥梁的自振情况。结果表明：在相同的位置处，沥青混凝土铺装层混凝土梁段、钢箱梁段、钢箱梁与混凝土梁段连接处的应力以及位移均大于水泥混凝土铺装层混凝土梁段、钢箱梁段以及钢箱梁与混凝土梁段连接处的应力以及位移。且与沥青混凝土铺装层下的SCHB连续刚构桥相比，水泥混凝土铺装层下的SCHB连续刚构桥自由振动频率要低的多。相比之下，水泥混凝土铺装层SCHB连续刚构桥力学性能更优，水泥混凝土铺装层下的SCHB连续刚构桥具有更好的承载能力。
钢-混凝土混合梁连续刚构桥;沥青混凝土铺装层;水泥混凝土铺装层;结构分析
重庆交通大学
硕士
力学
杨庆国
2023
中文
U448.23;U441
2023-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）