桥梁-s20090141-王娟娟

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1、组合桥梁设计计算的相关研究S20090141王娟娟概述1连接件的设计与计算2波折腹板组合箱梁桥的设计与计算3主要内容波折腹板组合箱梁桥的设计实例4（1）组合桥梁的力学特点设计原则:极大限度地追求高性能、经济型。将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土，分别合理地用在构件的拉伸区及其压缩区。组合结构最大的技术特点是组合后的性能已经超过两种材料各自的力学性能。钢材处于拉伸区域时，其强度及其延性能够很好发挥，但当处于压缩区域时，由屈曲强度决定，特别是薄钢板制作的构件，材料性能很难发挥，而混凝土是比钢材更便宜、自重大、抗

2、拉强度显著小的脆性材料。因此，两者力学组合主要表现在两个方面，即钢材对混凝土的支援及混凝土对钢材的支援。1概述（2）组合结构桥梁的分类及特点名称形式特点组合钢板桥梁钢板梁+混凝土桥面板抗弯刚度增大组合箱桥梁闭截面钢箱梁+混凝土桥面板槽型截面钢箱梁+混凝土桥面板波折钢腹板+混凝土上下翼缘板抗弯、扭刚度增大，顶钢板未充分利用省去顶钢板，施工难度加大自重减轻，预应力能有效施加组合桁架桥梁钢桁架梁+混凝土桥面板钢桁架腹杆+混凝土上下翼缘板抗弯刚度增大，连接件设计较困难省去上下弦杆，施工难度加大组合钢构桥梁钢板梁+混凝土

3、墩钢箱梁+混凝土墩钢桁架梁+混凝土墩省去支座，负弯矩区性能改善，抗震性能提高，悬臂施工法能够使用混合桥梁钢梁+混凝土梁跨度增大，连接较难处理组合拱桥梁钢管混凝土拱型钢混凝土拱混合结构拱混凝土拱肋+承重钢梁施工容易，填充质量较难保证施工容易，无钢材维护问题增强拱脚强度减轻上部结构自重组合斜拉桥梁钢板梁+混凝土桥面板钢箱梁+混凝土桥面板操行界面钢箱梁+混凝土桥面板波折腹板组合箱梁钢梁+混凝土梁抗弯刚度增加抗弯、扭刚度增大省去顶钢板改善箱梁受力性能塔墩附近加劲梁抗压性能提高（1）焊钉连接件的力学性能Hiragi等人通

4、过回归分析179个试件的实验数据，提出焊钉连接件的抗剪承载力为:关于抗疲劳承载力的计算方法的研究结果也不一样，通过对114个实验的实验数据回归分析，得出焊钉连接件的抗疲劳承载力计算公式为：关于抗拔承载力对抗剪承载力影响的研究成果也有很多，最早是在美国首先开始的，所用的焊钉直径分别为19mm、22mm，埋设深度分别为10mm、178mm、200mm。提出的抗拔承载力计算公式为:2连接件的设计与计算（2）开孔钢板连接件圆柱头焊钉是钢与混凝土结构中最常用的连接件之一，其破坏形式主要是根部焊接处的剪切破坏。关于开孔钢板

5、连接件在混凝土中受到剪力作用时的破坏模式，一般认为大致会出现以下4中情况：（1）两孔之间的钢板发生剪切破坏（2）圆孔中的混凝土发生割裂破坏（3）圆孔中的混凝土发生剪切破坏（4）圆孔中的混凝土发生压缩破坏影响开孔板连接件抗剪性能的主要因素，大致有4方面：（1）开孔板的孔径（2）贯通钢筋（3）开孔板的间距（4）开孔板的厚度（3）抗剪承载力的计算开孔板连接的抗剪承载力的计算方法各不相同，需要大量试验数据的验证，在此仅举出几个具有代表性的计算式:Leonhardt提出如下公式：Hosaka等人根据许多研究者的试验结果进

6、行回归提出了下面计算式：d---是圆孔的直径，fc---是混凝土的抗压强度。ds、fy是贯通钢筋的直径和屈服强度。3波折腹板组合箱梁桥的设计与计算（1）结构体系特点图3波折腹板桥梁结构示意图采用波折腹板的组合结构箱梁桥体系，具有4大优点，即：①承担剪力的波折钢板具有很高的抗剪承载性能；②波折钢板抗弯性能较差，使得混凝土顶、底板单独承担弯矩；③利用波折钢板的自由压缩特性来减小预应力增加量；④仅箱梁本身就可以减轻自重约20％，相应的下部结构也会得到合理设计，整体造价大幅度下降，由于不需要混凝土腹板，从而相应减少了钢

7、筋和模板的制作与安装，缩短了工期，方便施工。（2）波形钢腹板的连接对于钢-混结合部的连接，一是在波形钢板的上下端部焊接钢板，钢板上焊接剪力钉(如柱型螺栓)，使之与混凝土板结合在—起(见图a)。二是在波形钢板上打孔，穿过钢筋(贯通钢筋)，再在钢扳的上、下端部焊接纵向钢筋(约束钢筋)并埋入混凝土中(图b)。（3）受力特点①抗弯特性波形钢板在沿桥纵向(x轴方向)的表观弹性模量E，与波高h，板厚t以及波纹的形状系数Y有关，具体表述为下面的公式：②主梁的扭转特性在偏心荷载作用下，主梁截面将发生扭转变形。由于混凝土腹板的箱

8、梁刚度较大，扭转的影响很小，扭转变形能很快地被截面上横向框架效应和板的面内挠曲刚度所吸收。由于波形钢腹板的弯曲刚度与上、下混凝土板相比小很多，因此断面的扭转变形的影响将会增大，使混凝土板内产生较大的扭转翘曲应力，这是不可以忽略的。应设置较多的横向联结钢构件或横隔板来限制扭转，并使其与用来使预应力束转向的转向块合为一体。横隔板间距对扭转变形方程的影响方面，日本的研究表明利用扭转常数与横隔