● 摘要
钢筋混凝土槽型薄壁梁作为一种新型结构,已经开始应用于铁路与道路工程。槽型薄壁梁可以有效地降低轨道标高和桥梁整体高度,减小对周围环境的影响,能够最大限度地减小对原有交通设施的影响,防止列车脱轨后冲出桥梁。在单轨道通车荷载、转弯荷载、风荷载或偶然荷载情况下,会在槽型薄壁梁上产生扭转,因此有必要研究槽型薄壁梁的抗扭性能。
本文对钢筋混凝土槽型薄壁梁抗扭理论进行了研究,完成了2根钢筋混凝土槽型薄壁梁抗扭性能试验研究,并用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,通过试验和数值模拟对钢筋混凝土槽型薄壁梁抗扭承载力公式进行验证。
本文的主要工作内容如下:
1.设计钢筋混凝土槽型薄壁梁试验,制作试件并完成槽型薄壁梁抗扭性能力学试验,采集实验数据,观察试验现象并进行记录。
2.对试验数据结果进行处理,得到各个截面上槽型薄壁梁扭矩转角曲线。分析不同荷载条件下各个截面上钢筋和混凝土的应力状态。分析钢筋应力和混凝土应力在截面上分布状态,分析钢筋应力和混凝土应力在梁长方向上的分布状态。将试验得到的开裂荷载和抗扭承载力与槽型薄壁梁理论计算结果进行对比。
3.利用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土槽型薄壁梁进行抗扭性能数值模拟,得到不同荷载条件下各个截面上钢筋和混凝土的应力状态,同时得到槽型薄壁梁各个截面扭矩转角曲线,最后将数值模拟得到的结果与试验结果进行对比。
本文主要得到了以下结论:
1. Vlasov理论适用于钢筋混凝土槽型薄壁梁,利用Vlasov理论可以计算钢筋混凝土槽型薄壁梁的弯曲开裂荷载和剪切开裂荷载;利用Vlasov理论修正模型可以计算钢筋混凝土槽型薄壁梁抗扭承载力;
2.钢筋混凝土槽型薄壁梁受扭有很好的延性;由于翘曲扭矩的存在,钢筋混凝土槽型薄壁梁的抗扭承载力远远大于分离模型。
3.钢筋混凝土槽型薄壁梁受扭时的裂缝发展形式和破坏形式与Vlasov理论和数值模拟的结果相吻合。