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带PZ组合销剪力键的波形钢-UHPC组合桥面板设计参数研究
| 论文题名： | 带PZ组合销剪力键的波形钢-UHPC组合桥面板设计参数研究 |
| 关键词： | 正交异性钢桥;面板结构;波形钢;超高性能混凝土;静力性能 |
| 摘要： | 正交异性钢桥面板容易发生疲劳开裂和钢桥面铺装层病害等现象，因此从优化钢桥面板结构形式和提升桥面铺装材料相结合的思路出发，建立带PZ组合销的波形钢-UHPC组合桥面板结构体系解决这一问题。这一结构体系中，采用波形钢板代替正交异性钢桥面板中比较普及的平钢板-闭口肋，从而削减不连续部位及焊缝的数量，从源头上降低桥面板的疲劳破坏风险。选择UHPC混凝土作为波形钢板顶部的刚性基层，钢混协同受力时组合桥面板能具有较轻自重及较优的整体刚度和力学性能。为保证钢混界面可靠连接且增强截面刚度，采用力学性能出色、施工便捷的PZ组合销作为剪力连接件，三者结合形成的组合桥面板力学性能有待研究。 本文主要通过有限元分析的方法重点对带PZ组合销的波形钢-UHPC组合桥面板结构参数优化设计，针对优化后的该组合桥面板受正弯矩的情况进行静力性能分析，文章的研究内容为： （1）梳理正交异性钢桥面板和混凝土铺装层的技术要求，确定了该组合桥面板的结构形式、设计参数的初始值。通过单参数影响效应分析，明确了影响结构性能的重要设计参数及其取值范围。通过分析确定了关注点上的受力性能控制指标随参数变化的规律，明确了起控制作用的受力性能指标，并进一步缩小了各参数变化范围。 （2）建立波形钢-UHPC组合桥面板的全参数化模型，并进行灵敏度分析。通过CCD抽样方法取样生成了46组试验设计点，最后经过拟合，得到满足精度要求的结构响应面模型，可视化出不同参数对组合桥面板性能水平的影响。综合利用多目标遗传算法，得到组合桥面板的3组Pareto解集，从多个方面进行筛选后，得到优化结果。分析优化目标前后的变化，表明优化效果良好。 （3）建立了该组合桥面板精细化仿真模型，研究了解正弯矩作用下，整个组合桥面板及其构件的应力变化、应变分布和UHPC损伤变化情况。选取剪跨比、横隔板间距、混凝土强度作为影响因素，分析它们对桥面板承载力的影响。 （4）在有限元分析的基础上，对该组合桥面板进行理论分析，推导了波形钢-UHPC组合桥面板的两类抗弯承载力公式，运用换算截面法求出组合桥面板的整体刚度，完成组合板弹性阶段的挠度验算，结果表明理论计算值和有限元结果比较一致。 |
| 作者： | 黄津麒 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 贺拴海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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