车轮滚动作用下钢混组合梁桥的力学性能研究.pdfVIP

摘要

钢-混凝土组合梁桥能够充分发挥钢与混凝土的材料特性，兼顾了钢结构与混凝土

结构的优点，在桥梁结构等领域有着广阔的应用前景，准确分析组合梁桥在车轮作用下

的力学特性具有重要意义。现有研究主要集中于组合梁桥在固定位置处的加载研究，而

忽略了车轮滚动作用对组合梁受力特性的影响，难以准确反映桥梁的实际受力特征。针

对上述问题，本文进行了不同荷载大小的车轮往复滚动作用下钢-混凝土组合梁桥的力

学性能研究，主要内容包括：

首先，开展了车轮作用于固定位置的组合梁桥受力试验研究，得到了组合梁的挠度、

滑移的变化，分析了组合梁桥在不同大小荷载作用下的变形规律；建立有限元模型进行

数值模拟，模拟结果与试验数据吻合良好，证明本文的有限元模拟方法适用于组合梁桥

的跨中固定加载试验研究。

其次，开展了较小量值的车轮荷载滚动作用下组合梁桥的受力特性试验，得到了车

轮滚动作用下组合梁的挠度、应变随时间的变化规律；采用有限元方法对组合梁的车轮

滚动加载试验进行模拟，结果表明有限元模型可以较好地模拟组合梁在车轮滚动作用下

的受力特征。

进一步，开展了不同荷载量值的车轮往复滚动作用下组合梁桥的受力特性试验。结

果表明，车轮滚动初期，组合梁挠度与滑移的增值最明显；在车轮滚动相同周期的条件

下，滚动荷载量值越大，组合梁的挠度与滑移增值越大；结果表明在对数坐标系下，组

合梁在车轮往复滚动作用下的挠度、滑移与车轮滚动周期呈线性关系。

同时，对承受反复滚动轮载的组合梁桥的应变与裂缝分布进行了研究。结果表明往

复滚动轮载导致组合梁桥混凝土板应变重新分布，与固定位置加载的试验结果区别较

大；在车轮往复滚动作用下，混凝土板的裂缝数量多、分布范围广且分布均匀，且在混

凝土板上表面出现了纵桥向裂缝。

本文试验结果表明，组合梁在车轮滚动作用下的受力特征与固定位置加载的结果有

较大不同，往复滚动轮载作用下组合梁的挠度、界面滑移和裂缝等结结果大于固定位置

的加载试验结果。

关键词：钢-混组合梁桥；车轮滚动荷载；反复轮载试验；受力状态；破坏特征

Experimentalandnumericalstudyofsteel-concrete

compositegirderunderrollingwheelload

Abstract

Steel-concretecompositegirderbridgecangivefullplaytothematerialpropertiesof

steelandconcrete,takingintoaccounttheadvantagesofsteelstructureandconcretestructure,

andhasabroadapplicationprospectinthefieldofbridgestructure.Itisofgreatsignificance

toaccuratelyanalyzethemechanicalpropertiesofcompositegirderbridgeundertheactionof

repeatedvehicles.Existingresearchesmainlyfocusontheloadingofcompositegirder

Bridgesatfixedpositions,butignoretheinfluenceofwheelrollingonthemechanical

characteristicsofcompositebeams,whichisdifficulttoaccuratelyreflecttheactual

mechanicalcharacteristicsofBridges.Inviewoftheaboveproblems,thispapercarried