波形鋼腹板組合曲線箱梁的扭轉(zhuǎn)性能研究

波形鋼腹板箱梁橋是針對(duì)一般混凝土箱梁橋自重太大、混凝土腹板容易開(kāi)裂等現(xiàn)象而探索出來(lái)的一種橋梁結(jié)構(gòu)新型式。該型式橋梁可以降低箱梁自重約30%，此外還具有可以提高橋梁預(yù)應(yīng)力效率等優(yōu)點(diǎn)。本課題主要是針對(duì)波形鋼腹板曲線形式箱梁的彎、剪、扭特性開(kāi)展研究。課題基于烏曼斯基縱向翹曲位移理論，結(jié)合波形鋼腹板的特性，考慮曲線箱梁彎扭耦合作用，提出了組合曲線箱梁扭轉(zhuǎn)雙力矩和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的計(jì)算公式，并在按彈性分析所求得的截面畸變翹曲函數(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合波形鋼腹板橫向抗彎特性，考慮曲率對(duì)截面畸變角的影響，提出了波形鋼腹板組合曲線箱梁畸變雙力矩和畸變應(yīng)力的計(jì)算公式；課題基于能量法原理建立了考慮波形鋼腹板剪切變形的曲線箱梁的撓曲微分方程，并采用Matlab軟件給出了適用于任意跨的波形鋼腹板曲線箱梁扭轉(zhuǎn)性能分析的計(jì)算程序；針對(duì)應(yīng)用于曲線箱梁橋的波形腹板，課題將其等效為四邊支撐折板及正交異性柱形扁殼，根據(jù)薄殼屈曲理論、折板理論，導(dǎo)得曲線箱梁橋中波形鋼腹板的剪切屈曲強(qiáng)度公式；課題研究了橫隔板對(duì)曲線箱梁變形及應(yīng)力的影響，分析了曲線箱梁的高跨比、曲率半徑、高厚比及寬厚比對(duì)橫隔板間距的影響，按截面翹曲正應(yīng)力與彎曲正應(yīng)力的比值小于10%的原則，擬合出波形鋼腹板曲線箱梁橫隔板間距的估算公式；課題還通過(guò)3片曲線組合箱形試驗(yàn)梁的試驗(yàn)、通過(guò)有限元方法的大量計(jì)算、通過(guò)與理論研究成果的對(duì)比，研究了不同腹板類型曲線箱梁扭轉(zhuǎn)與畸變性能，分析了曲率半徑、波形鋼腹板的幾何尺寸、箱室尺寸、跨徑等參數(shù)對(duì)波形鋼腹板曲線箱梁扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、畸變效應(yīng)及變形的影響。本課題的研究，為該結(jié)構(gòu)型式在混凝土曲線梁橋上的推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)，可為波形腹板曲線梁的設(shè)計(jì)與施工，提供了理論支持。 2100433B

課題針對(duì)波形鋼腹板組合曲線箱梁橋的扭轉(zhuǎn)性能，主要研究四個(gè)內(nèi)容：（1）波形鋼腹板組合曲線箱梁的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力及約束扭轉(zhuǎn)翹曲應(yīng)力；（2）波形鋼腹板組合曲線箱梁受扭時(shí)的截面畸變應(yīng)力；（3）波形鋼腹板組合曲線箱梁橋的波形鋼腹板的受剪屈曲；（4）波形鋼腹板組合曲線箱梁橋的橫隔板形式及設(shè)置原則。課題擬采用板殼屈曲理論、薄壁曲梁理論、有限元分析，以及模型試驗(yàn)的方法，考慮波形鋼腹板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行研究。課題將通過(guò)6個(gè)波形鋼腹板曲線箱梁、普通平鋼腹板曲線箱梁以及波形鋼腹板直箱梁的模型試驗(yàn)，驗(yàn)證并校核理論計(jì)算方法的精確度。課題預(yù)期將得到適宜于波形鋼腹板曲線箱梁橋工程設(shè)計(jì)的約束扭轉(zhuǎn)和截面畸變應(yīng)力計(jì)算公式，得到波形鋼腹板的受剪屈曲臨界剪應(yīng)力計(jì)算公式，提出波形鋼腹板曲線箱梁的橫隔板布置原則。課題將對(duì)波形鋼腹板鋼-混組合曲線箱梁橋這一新橋型的安全使用及推廣具有重要價(jià)值。

《波形鋼腹板PC箱梁橋的動(dòng)力特性分析與沖擊系數(shù)研究》深入系統(tǒng)地對(duì)波形鋼腹板PC箱梁橋的剪力滯效應(yīng)、動(dòng)力特性和基于車橋耦合振動(dòng)下的沖擊系數(shù)進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究?！恫ㄐ武摳拱錚C箱梁橋的動(dòng)力特性分析與沖擊系數(shù)研究》共10章，分別從波形鋼腹板PC箱梁橋的試驗(yàn)研究、剪力滯效應(yīng)分析、剪力滯和剪切變形影響下的撓度、彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率、車橋耦合振動(dòng)下的動(dòng)力沖擊性能分析方面，系統(tǒng)地對(duì)波形鋼腹板PC箱梁橋的靜、動(dòng)力特性進(jìn)行闡述。

在80年代，法國(guó)首先設(shè)計(jì)并建造了以波形鋼腹板代替普通的混凝土箱梁腹板的新型組合結(jié)構(gòu)橋梁-Cognac橋，其后又相繼建造了Maupre高架橋、Asterix橋和Dole等數(shù)座波形鋼腹板橋。

波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，交通運(yùn)輸部已制定和頒布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《 組合結(jié)構(gòu)橋梁用波形鋼腹板》（JT/T 784-2010），截止2018年，國(guó)內(nèi)已建成波形梁腹板橋數(shù)十座。2100433B