鋼錨箱式鋼—混組合索塔錨固體系受力性能與設(shè)計(jì)方法研究

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1、分類號:U44，U4510710-2010021054博士學(xué)位論文鋼錨箱式鋼-混組合索塔錨固體系受力性能與設(shè)計(jì)方法研究逯文茹導(dǎo)師姓名職稱周緒紅教授狄謹(jǐn)教授申請學(xué)位級別博士學(xué)科專業(yè)名稱橋梁與隧道工程論文提交日期2014年11月10日論文答辯日期2015年6月20日學(xué)位授予單位長安大學(xué)StudyonMechanicalBehaviorandDesignMethodofSteel-ConcreteCompositePylonAnchorageSystemwithSteelAnchorBoxADissertationSu

2、bmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：LuWenruSupervisor：Prof.ZhouXuhongProf.DiJinChang’anUniversity,Xi’an,China論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明：本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的研宄做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體己經(jīng)公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：年<

3、月日論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué)校。學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請專利等權(quán)利。本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，署名單位仍然為長安大學(xué)。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）論文作者簽名：in如T年廣月>0日導(dǎo)師簽名：>/i■年((月只日摘要本文以內(nèi)置和外露鋼錨箱式索塔錨固體系為研究對象，通過建立精細(xì)化有限元模型和簡化框架分析方法，對錨固體系的受力性能和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究，以推動該結(jié)構(gòu)在我國的推廣應(yīng)用，本文的

4、主要研究內(nèi)容如下：考慮鋼錨箱節(jié)段之間連接與不連接兩種方式，采用有限元方法，研究鋼錨箱節(jié)段間的連接方式對多節(jié)段內(nèi)置與外露鋼錨箱索塔錨固體系受力特性及索力分配方式的影響。結(jié)果顯示，鋼錨箱之間的連接可以更好的實(shí)現(xiàn)鋼錨箱各板件的應(yīng)力擴(kuò)散，與鋼錨箱不連接體系相比，鋼錨箱連接體系各構(gòu)件應(yīng)力分布和栓釘群剪力分布更加均勻；連接方式對索力在節(jié)段間的分配無明顯影響，而對節(jié)段內(nèi)各構(gòu)件之間的分配影響較為顯著。采用有限元方法，分別對內(nèi)置和外露鋼錨箱式索塔錨固體系的傳力機(jī)理進(jìn)行了研究，得到了雙側(cè)索力及單側(cè)換索索力作用下兩種形式錨固體系的傳力

5、路徑，定量分析了索力在各受力構(gòu)件中的分配大小，明確了單節(jié)段索力在多節(jié)段錨固體系中的荷載傳遞路徑與荷載分配關(guān)系。對內(nèi)置和外露鋼錨箱式索塔錨固體系的受力性能進(jìn)行有限元對比分析，研究了兩種形式錨固體系其鋼錨箱各板件的應(yīng)力分布規(guī)律、塔壁的裂縫開展過程以及栓釘群的剪力分布情況的異同；分析了索力在兩種形式錨固體系的傳遞路徑及分配關(guān)系的差異。采用有限元方法對錨固體系鋼-混結(jié)合部栓釘剪力連接件的受力性能進(jìn)行分析。通過對國內(nèi)外共233個栓釘連接件推出試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，提出了栓釘連接件單釘抗剪承載力計(jì)算公式。并對群釘剪力連接件的

6、群釘效應(yīng)及其參數(shù)敏感性進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示：①群釘效應(yīng)將導(dǎo)致栓釘連接件單釘平均抗剪承載力及抗剪剛度的顯著降低，栓釘之間的傳力不均勻現(xiàn)象，也將造成栓釘軸向應(yīng)力大小發(fā)生變化，但對栓釘?shù)募魬?yīng)力和彎曲應(yīng)力水平及分布形式無明顯影響；②隨著栓釘排數(shù)的增加，單釘平均抗剪承載力及抗剪剛度逐漸減小，栓釘?shù)膫髁Σ痪鶆虺潭忍岣撸虎郛?dāng)栓釘排間距由2.3倍栓釘直徑增加至13.6倍栓釘直徑時，單釘平均抗剪承載力先增大后減小，單釘平均抗剪剛度逐漸降低，栓釘?shù)膫髁Σ痪鶆虺潭认冉档秃筇岣?；④?dāng)群釘連接件的破壞形態(tài)為栓釘?shù)膹澕羝茐臅r，增大混凝土的強(qiáng)

7、度等級將提高連接件的抗剪剛度以及栓釘傳遞荷載的不均勻程度；⑤根據(jù)計(jì)算結(jié)果給出了群釘連接件的合理布置排間距。在此基礎(chǔ)上，提出了群釘剪力連接件抗剪承載力計(jì)算方法。結(jié)合內(nèi)置和外露鋼錨箱式索塔錨固體系的受力特點(diǎn)，根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理，建立了錨I固體系荷載分配簡化計(jì)算方法；并對鋼錨箱式索塔錨固體系關(guān)鍵構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提出了鋼錨箱式索塔錨固體系的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：鋼錨箱式鋼-混組合索塔錨固體系，鋼錨箱節(jié)段間連接方式，傳力機(jī)理，群釘連接件抗剪承載力，設(shè)計(jì)方法IIAbstractInordertopromotepopulariz

8、ationandapplicationofsteel-concretecompositepylonanchoragesystemwithsteelanchorboxinourcountry,thispapertookbuilt-inandbuilt-outsteelanchorboxanchoragesystemasresearchobjectstostudytheper