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文檔簡介
1、 本科生畢業(yè)設計(論文)外文翻譯學 院: 建筑與土木工程學院 學 號: 120801422 專業(yè)班級: 土木工程1204班 學生姓名: 張習念 指導教師: 李明飛 2015年 12 月 27 日預制橋面連續(xù)組合箱梁橋的極限強度Hyung-KeunRyu, Sung-PilChang 土木工程系,首爾國立大學,San56-1,Shinlim-dong,Kwanak區(qū),首爾151-742,韓國摘要 過去為了預制橋面適用于連續(xù)組合橋,進行了多次實驗和分析研究。從以前的研究中,預制板的橫向接縫的開裂設計標準已經(jīng)得到確認了。在此同時,橋梁的維修保養(yǎng)也需要做好考慮。還應該對滿足服正常使用極限狀態(tài)的橋梁進行
2、評價,以確定橋梁極限狀態(tài)時的極限強度。在本文中,主要對開放式箱梁節(jié)兩跨連續(xù)組合橋的試驗進行分析研究。本文還評價了橋梁的開裂,屈服和極限載荷,并將試驗結果和預制橋面連續(xù)組合橋的設計做對比。對于連續(xù)梁橋荷載的彎矩重分布,則考慮歐洲規(guī)范4中的未開裂截面法。在計算全部或部分剪切連接的極限強度時,采用歐洲規(guī)范4和AASHTO LRFD規(guī)范中的方法。此外,在本文中通過數(shù)值分析考慮了材料非線性,彎矩 - 曲率關系,并估計了彎矩重分布。 關鍵詞:極限強度;連續(xù)組合箱梁橋;預制橋面;歐洲規(guī)范; AASHTO標準LRFD規(guī)范;開裂,屈服和極限荷載;預制橋面連續(xù)組合梁橋的設計;材料非線性;彎矩 - 曲率關系;彎矩重
3、分布。1. 簡介 預制混凝土板無論對于新建和更換損壞橋面都非常有吸引力。因為該系統(tǒng)能 夠保證混凝土橋面板的質(zhì)量,為員工改善工作環(huán)境,并減少施工和交通中斷時間。預制橋面有兩種類型的連接,鋼衍梁的預制板之間的剪力連接和預制板之間的橫向連接。圖1顯示了全埋深的預制梁板的復合橋的概況。圖1.預制橋面鋼箱梁橋詳細信息這兒有幾個組合梁預制橋面板的實驗。通過觀察剪切連接的行為,得到一個負載滑曲線的剪切剛度的經(jīng)驗公式。一個簡單的跨度組合梁的彎曲疲勞試驗表明了螺栓之間剪切載荷的再分配能力。從這些研究中,評價了螺栓連接的預制橋面結合梁橋極限強度和疲勞耐久性。許多維護性的問題,例如在橫向接頭的裂縫和漏水,已經(jīng)在幾座
4、橋梁中報道了。預制橋面橋梁的現(xiàn)場性能研究表明,主要的問題是接縫處開裂。在這項研究中,除了縱向內(nèi)部鋼筋外,預制橋面板的橫向接縫都沒有得到增強。要特別小心沒有增強的預制橋板間橫向關節(jié),它應該設計成能防止在承擔負載下的接頭開裂和滲漏。因此,有必要在橋的使用壽命期間內(nèi)的一個設計準則是:接頭處于負載時不允許張力發(fā)生。 通過預制橋面的橫向接縫調(diào)查開裂行為的實驗工作和分析研究,提出了幾種設計考慮。在關節(jié)處局部產(chǎn)生拉伸應力是重要的,其可以用來確定有效預應力的大小。壓縮應力在接頭處的頂部纖維處損失是相當大的,應在確定初始預應力的大小時仔細評估。很明顯,可通過降低混凝土的收縮應變有效地降低該損耗。應該在設計中考慮
5、預應力時間的優(yōu)勢,澆注混凝土預制得到預制構件后,預應力組合橋可能是因為混凝土的長期不合理使用,造成大量的預應力損失。 大量實驗工作和分析建立了預制梁板組合橋梁的設計基礎。在這些研究中,對連續(xù)組合梁的行為進行了研究,并確認所提出的關節(jié)裂縫預防設計標準。這表明連續(xù)的預制橋面橋梁中母對母關節(jié)拉伸應力是充分的。 還應當對滿足服務極限狀態(tài)的橋梁進行評估,以確定極限狀態(tài)時的極限強度。為了計算復合截面的抗彎性能,應評價截面的剪切連接度。從以前的實驗研究中得出的結論是,預制甲板橋梁螺柱抗剪切連接的極限強度與螺柱桿的橫截面面積的增加成正比。在本文中,對開放式箱梁節(jié)兩跨連續(xù)組合橋的試驗和進行了分析研究。本文將試驗
6、結果與預制橋面連續(xù)組合橋的設計做了比較,并對開裂、屈服和極限載荷進行了評價。為了評估連續(xù)梁橋的彎矩重分布,使用用了歐洲規(guī)范4中的定義即考慮未開裂截面法。歐洲規(guī)范和AASHTO LRFD規(guī)范中的定義確定了對極限強度的計算,并全部或部分剪切連接進行了分類。此外,通過數(shù)值分析,還考慮了材料非線性,彎矩 - 曲率關系和彎矩重分布。2. 實驗工程2.1試樣 對于中等跨度橋梁,復合箱梁可以是一個有吸引力的建筑形式。不同類型的箱梁可以認為是用那些完全封閉的鋼箱制作的,而那種開放的'U'型橋身是捏造的。對于任何一個類型,箱形截面可以是矩形或梯形。預制板可以有效地應用于開放式頂鋼箱梁橋,因為其可
7、避免澆鑄混凝土模板。在本實驗研究中,梯形'U'由一節(jié)預制板的連續(xù)組合箱梁橋建成。 (a)箱梁節(jié) (b)標高CBG1 (c)標高CBG2 圖2.測試樣品CBG1和CBG2預制橋板由兩個連續(xù)組合箱梁橋進行制造。 CBG1和CBG2費別由10-10米兩跨、20-20米兩跨連續(xù)組合箱梁橋建成。兩個箱梁具有相同截面尺寸,如圖2(a)。在CBG模型中,每個預制板由六塊栓釘和五個40毫米后張拉管道連接。為了引入縱向預應力,橋面板上通過螺栓式瞄定安裝了五根15.2毫米鋼筋。 表格1鋼的材料特性 屈服應力 抗拉強度箱形截面(Mpa) 240 410-520加鋼筋,膜片(Mpa) 240 410-
8、520承載(Mpa) 240 410-520 注;鋼筋屈服應力=196KN 抗拉強度=231KN Ëp=190Gpa Ap=138.7mm2另外,在CBG2中,負彎矩的復合區(qū)域產(chǎn)生剪力連接后,預應力是由外部筋(圖2(c)承接的。鋼梁頂部安裝有螺栓剪力連接件,用來實現(xiàn)全剪切連接。膜片被放置在每個支撐件之間和額外的K型拉條上。構件內(nèi)的鋼中,縱向和橫向都采用加勁肋焊接。 在歐洲規(guī)范3和歐洲規(guī)范4提出的范圍中,橫向截面的試驗模型如下。腹板的負彎矩區(qū)域根據(jù)(1)式計算,翼緣的負彎矩區(qū)域根據(jù)(2)式計算。并且在AASHTO LRFD規(guī)范中,腹板和下部凸緣負彎矩緊湊部分的區(qū)域是由方程(3)和(4)
9、計算??梢灶A期的是,作為復合箱梁截面應具有較高的抗扭剛度,并有較好的旋轉能力以防止其發(fā)生扭轉屈曲。因此,極限荷載可以使用合成的全局進行分析計算,并與測試結果作對比其中h是腹板的高度,tw是腹板的厚度,c是突緣的長度,tf 是翼緣的厚度 其中,Dcp是塑性彎矩的壓縮深度,F(xiàn)yc是壓縮翼緣規(guī)定的最小屈服強度,bf 是壓縮翼緣的最小寬度,tf 是壓縮翼緣的厚度。2.2材料性能混凝土和砂漿中塑型鋼材的材料特性,分別列在表1和表2中. 五個內(nèi)部鋼束在CBG模型中使用,另外兩個外部鋼束被安裝在CBG2中。這些筋的面積和性能是相同的。2.3 過程和測量如圖3.兩個集中荷載通過MTS閉環(huán)電液伺服試驗系統(tǒng)施加在
10、復合橋段中。在CBG1中,靜態(tài)測試為觀測模型的彈性行為,即循環(huán)進行1000,000個疲勞試驗。這些測試后,調(diào)查靜力試驗開裂和復合材料橋梁模型的非彈性行為。在CBG2中,最后加載直到裂紋的較大變形發(fā)生在附近的一個內(nèi)部支撐板中。圖4為CBG模型的測量內(nèi)容。在每個中間跨度用線性可變差動變壓器(LVDT包括 LV1和LV2)進行連續(xù)橋梁位移測量。安裝LVDT呈現(xiàn)測量的鋼束和混凝土之間的相對位移。通過觀察混凝土板和鋼梁(圖4)來反應A,B和C的部分應變分布。在CBG2中,兩個傳感器安裝在外部筋的錨具上,用來找出預應力的變化。28天預應力時間加載時間預制混凝土CBG135.342.337.2 橫向接頭55
11、.424.045.5 剪切連接55.4-39.9預制混凝土CBG247.647.647.6 橫向接頭60.947.547.5 剪切連接61.646.346.3 表2混凝土和砂漿的材料特性注:所有預制混凝土板的平均值 圖3.試驗裝置3.實驗結果與分析3.1全部或部分剪力連接 在測試的模型中安裝了剪連接,它的目的是實現(xiàn)全部剪切連接。一個螺柱剪切器的極限強度由下面公式確定 ,由Kim等人開發(fā) Pd:剪力連接的強度極限 Ash:剪切連接的螺柱面積(mm2) bh:墊層厚度 其實現(xiàn)了全剪切連接,表現(xiàn)了剪力連接的程度。表示剪跨度連接的剪切強度,對于全抗連接的強度,它應比統(tǒng)一更高。Psh可用于剪跨的Eq,混凝土板的PCP,鋼梁的水平力和全截面塑性彎矩的計算。在這兩個CBG1和CBG2中,抗剪連接程度估計更高。 在試驗中,測定了1毫米材料直到極限狀態(tài)時的荷載。根據(jù)該結果可以認為,所述剪力連接無法達到極限荷載狀態(tài)。因此,上述的結果可以用來開發(fā)全塑性力矩的復合材料段。由此,可以得出的結論是:公式(5)和公式(6)能有效的估計剪力連接的極限強度和剪切連接的程度。圖4.測
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