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组合桁梁节点剪力连接件受力性能试验研究

作　者: 余章亮
导　师: 祝兵
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 梁桁组合结构 PBL剪力连接件 有限元方法 接触分析 模型试验
分类号: U448.216
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


组合桁梁桥是一种新型的桥梁结构形式,具有易于维护、造价合理、承载能力高等优点。为了使钢桁梁与混凝土梁这两种不同材料性质的结构能够协同工作,整体受力,在钢桁梁与混凝土梁结合部位即节点区设置剪力连接件。近年来,剪力连接件随着各式组合结构的发展和应用,得到了长足的发展。论文首先介绍了组合桁梁桥及其节点的发展、应用和研究现状,然后介绍了剪力连接件的发展概况及研究现状和常用剪力连接件的受力特点、破坏形态、承载力计算公式以及研究方法等内容,最后针对兰新二线特大桥采用的PBL剪力连接件分别进行了拔出试验研究,并将模型试验与非线性仿真分析相结合,主要开展了以下几方面的工作：1)详细介绍了拔出试验模型的设计、制造、试验方法及测试内容。2)采用有限元分析软件对PBL剪力连接件的拔出试验进行仿真模拟,并在分析中考虑材料非线性和接触非线性,较为真实的反应剪力连接件的受力状态。同时分析了有无贯穿钢筋、钢筋直径、钢板孔径、混凝土强度等参数对PBL剪力连接件力学性能的影响。3)对3组PBL剪力连接件拔出试验结果进行分析,并与有限元分析结果进行对比分析,结果表明二者吻合良好。将本次试验结果同以压应力为背景应力的推出试验的结果对比,表明背景应力为拉应力会降低剪力连接件的承载能力。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 概述  10
  1.2 组合桁梁桥及其节点的发展及其研究现状  10-12
    1.2.1 国内外组合桁梁桥发展与应用  10-12
    1.2.2 组合桁梁桥的节点研究  12
  1.3 剪力连接件的发展及研究概况  12-13
  1.4 本论文的主要内容  13-15
第二章 常用剪力连接件受力特点及其试验方法  15-26
  2.1 常用剪力连接件类型  15-17
    2.1.1 刚性连接件  15-16
    2.1.2 柔性连接件  16-17
  2.2 剪力连接件受力特性及破坏形态  17-19
    2.2.1 栓钉连接件  17-18
    2.2.2 开孔钢板连接件  18-19
  2.3 剪力连接件承载力计算公式  19-24
    2.3.1 栓钉连接件承载力  19-21
    2.3.2 开孔钢板连接件承载力  21-24
  2.4 剪力连接件的研究方法  24-25
    2.4.1 梁式试验  24
    2.4.2 推出试验  24-25
    2.4.3 拔出试验  25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 拔出试验模型设计  26-34
  3.1 工程背景  26-27
  3.2 试验模型设计  27-29
  3.3 试验模型制作  29-31
    3.3.1 材料性能试验  29-30
    3.3.2 模型制作工序  30-31
  3.4 模型加载  31-33
    3.4.1 加载设备  31-32
    3.4.2 加载工况  32-33
  3.5 测试内容和测试方法  33
  3.6 本章小结  33-34
第四章 PBL剪力连接件三维非线性仿真分析  34-53
  4.1 钢筋混凝土有限元基本理论  34-40
    4.1.1 混凝土强度准则  34-36
    4.1.2 单轴受力下应力应变关系  36-38
    4.1.3 多轴受力下混凝土强度和变形  38-39
    4.1.4 混凝土本构模型  39-40
  4.2 有限元分析模型  40-42
    4.2.1 分析软件的选取  40
    4.2.2 裂缝模式  40
    4.2.3 单元的选取  40-41
    4.2.4 材料本构选取  41
    4.2.5 网格划分  41-42
    4.2.6 边界条件的模拟  42
    4.2.7 加载方式  42
  4.3 有限元分析结果  42-49
    4.3.1 弹性阶段  43-45
    4.3.2 弹塑性阶段  45-48
    4.3.3 屈服阶段  48-49
  4.4 PBL剪力连接件力学性能影响参数分析  49-52
    4.4.1 有无贯穿钢筋  49-50
    4.4.2 贯穿钢筋直径  50
    4.4.3 混凝土强度  50-51
    4.4.4 钢板开孔直径  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章 试验结果分析  53-62
  5.1 PBL剪力连接件荷载-滑移量关系  53-55
    5.1.1 全过程荷载-滑移曲线  53-54
    5.1.2 荷载-滑移曲线分析  54-55
  5.2 PBL剪力连接件静力学特性  55-56
  5.3 试验现象及破坏形态  56-59
  5.4 试验结果与计算结果对比  59-60
  5.5 南京长江三桥剪力连接件推出试验  60-61
    5.5.1 试验概况  60
    5.5.2 试验结果  60-61
  5.6 本章小结  61-62
第六章 结论及展望  62-64
  6.1 研究结论  62-63
  6.2 研究展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
攻读硕士期间发表论文  67

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 梁式桥 > 组合梁桥
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