單箱多室波形鋼腹板組合箱梁扭轉(zhuǎn)性能研究

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1、學(xué)校代碼：10286分類號：U442.5密級：公開UDC：624學(xué)號：139222單箱多室波形鋼腹板組合箱梁扭轉(zhuǎn)性能研究研究生姓名：沈孔健導(dǎo)師姓名：萬水教授申請學(xué)位類別工學(xué)博士學(xué)位授予單位東南大學(xué)一級學(xué)科名稱土木工程論文答辯日期2018年08月27日二級學(xué)科名稱橋梁與隧道工程學(xué)位授予日期20年月日答辯委員會主席黃僑教授評閱人2018年08月27日博士學(xué)位論文單箱多室波形鋼腹板組合箱梁扭轉(zhuǎn)性能研究專業(yè)名稱：橋梁與隧道工程研究生姓名：沈孔健導(dǎo)師姓名：萬水教授本論文獲國家973計(jì)劃項(xiàng)目（2012CB026200）、“中央高

2、?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金”與“江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目”（KYLX_0159）以及國家留學(xué)基金委（201406090129）資助。STUDYONTORSIONALBEHAVIOROFSINGLE-BOXMULTI-CELLCOMPOSITEBOXGIRDERSWITHCORRUGATEDSTEELWEBSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYSHENKongjianSu

3、pervisedbyProf.WANShuiSchoolofTransportationSoutheastUniversityAugust2018東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作及取得的研究成果。盡我所知，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外。的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研宄生簽名：：

4、日期東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)《）》電子雜、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版志社有限公司、萬方數(shù)據(jù)電子出版社、北京萬方數(shù)據(jù)股份有限公司有權(quán)保留本人所送交學(xué)位，可以采用影印論文的復(fù)印件和電子文檔、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的一論文外，允許論文被查閱和借閱，可以內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相致。除在保密期內(nèi)的保密公布（包括以電子信息形式刊登）論文的全部內(nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布（包括以電子信息形式刊登）授權(quán)東南大學(xué)研宄生院辦理。研宄生簽名：

5、導(dǎo)師簽名：日期：文＇■．：：＼．摘要摘要波形鋼腹板組合箱梁是以波形鋼腹板取代傳統(tǒng)混凝土箱梁中的混凝土腹板而形成的一種鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。由于波形鋼腹板的厚度較小，波形鋼腹板組合箱梁的抗扭剛度要比傳統(tǒng)混凝土箱梁的小得多。特別是具有較大寬高比的單箱多室波形鋼腹板組合箱梁，在偏載的作用下將承受較大的扭矩，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不容忽視。為揭示單箱多室波形鋼腹板組合箱梁的抗扭機(jī)理，掌握其在外加扭矩作用下的力學(xué)行為，本文采用模型試驗(yàn)研究、有限元分析與理論分析相結(jié)合的方法，對單箱多室波形鋼腹板組合箱梁的純扭性能進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究。主

6、要的研究工作和成果如下：（1）在單箱單室波形鋼腹板組合箱梁純扭轉(zhuǎn)分析的既有理論模型RA-STMT和FA-STMT的基礎(chǔ)上，引入新的波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装遄冃螀f(xié)調(diào)關(guān)系，將適用于鋼筋混凝土構(gòu)件純扭轉(zhuǎn)分析的TS-STMT模型和SMMT模型擴(kuò)展到單箱單室波形鋼腹板組合箱梁純扭性能全過程分析中。經(jīng)對比，SMMT模型對扭轉(zhuǎn)性能的預(yù)測結(jié)果優(yōu)于TS-STMT模型，可更合理地描述鋼筋混凝土單元在組合箱梁中的雙軸應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)并準(zhǔn)確預(yù)測組合箱梁的扭轉(zhuǎn)性能，為單箱多室波形鋼腹板組合箱梁純扭轉(zhuǎn)分析模型的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。（2）在新設(shè)計(jì)的扭

7、轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置上開展了單箱雙室和單箱三室波形鋼腹板組合箱梁的純扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，初步揭示了單箱多室波形鋼腹板組合箱梁的抗扭機(jī)理。通過試驗(yàn)獲得了組合箱梁在外加扭矩作用下的扭矩-扭率全曲線、混凝土頂?shù)装辶芽p分布規(guī)律、波形鋼腹板的破壞模式、混凝土頂?shù)装迮c波形鋼腹板剪應(yīng)變的變化規(guī)律以及鋼筋軸向應(yīng)變的變化規(guī)律，為單箱多室波形鋼腹板組合箱梁的有限元分析模型和理論分析模型的建立提供了試驗(yàn)依據(jù)。（3）采用有限元軟件ABAQUS建立了單箱多室波形鋼腹板組合箱梁的有限元模型，明確了混凝土本構(gòu)模型中損傷因子的確定方法，有效模擬了波形鋼腹板組合箱梁在純

8、扭矩作用下的力學(xué)行為，進(jìn)一步揭示了該類結(jié)構(gòu)在純扭矩作用下的抗扭機(jī)理。參數(shù)化分析結(jié)果表明，在給定范圍內(nèi)，抗扭承載力與橫向鋼筋配筋率、波形鋼腹板的厚度、屈服強(qiáng)度以及橫向位置分布近似成線性比例關(guān)系，同時(shí)可以近似認(rèn)為抗扭承載力隨著混凝土抗壓強(qiáng)度和腔室數(shù)（2~10室）的增加而線性增大。有限元分析結(jié)果表明，離扭轉(zhuǎn)中心越遠(yuǎn)的腔室內(nèi)的混凝土頂?shù)装逋獗砻嫔系募魬?yīng)