轮载作用下双工字钢板组合梁桥面板横向弯曲效应研究

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对于车轮荷载作用下双工字钢板组合梁桥面板的横向弯矩,国内现行的规范中没有对应的计算方法,设计者在实际设计中套用《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)中基于混凝土梁桥桥面板的计算办法,然而双工字钢板组合梁的钢主梁腹板厚度较混凝土主梁更小,对桥面板的支承条件也更接近于简支板,《公预规》(JTG3362-2018)计算方法适用性尚需研究。由于双工字钢板组合梁桥面板在车轮荷载作用下横向弯曲效应显著,使得焊钉产生较大的拉拔应力,对结构产生影响。为解决上述问题,本文针对《公预规》(JTG 3362-2018)计算方法对组合梁桥面板横向弯矩计算的适用性开展分析,并对焊钉拉拔效应分布规律和影响因素进行研究从而为焊钉布置提供参考。基于现有研究成果及有限元分析,本文对某2×35m双工字钢组合连续梁在轮载作用下桥面板横向弯曲效应进行研究,主要研究内容与结论汇总如下:(1)基于ABAQUS有限元软件,对组合梁桥面板、钢梁等构件单元的选取,桥面板中预应力钢筋与钢筋的模拟、焊钉模拟方式、焊钉与桥面板接触关系以及钢混界面的模拟展开研究,分析了六种采用不同单元类型、焊钉模拟方式、接触关系的有限元模型组合梁计算结果,通过对比已有文献中的试验结果,确定了双工字钢板组合梁有限元合理的模拟方法。(2)对于轮载作用下双工字钢板组合梁的桥面板有效工作宽度,按《公预规》(JTG3362-2018)计算是偏于安全的。单位宽度桥面板跨中横向弯矩计算中,有限元计算值大于按《公预规》(JTG 3362-2018)计算值,建议对于t/h小于1/4双工字钢板组合梁桥面板的横向弯矩修正系数取0.6以保证结构安全性。(3)加劲肋限制了钢梁上翼缘随桥面板变形,导致焊钉产生明显拉拔应力。焊钉拉拔应力沿纵桥向衰减速度很快。横梁设置导致焊钉拉拔应力大幅提高,最多能提高317.97%。各参数中,桥面板厚度与主梁间距比对焊钉拉拔应力数值的影响最为显著。对于内侧设置T形加劲肋的双工字钢板组合梁,建议采取适当加密横向加劲肋与横梁位置焊钉的方法减小焊钉拉拔应力。
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