帶加勁肋鋼混凝土組合蜂窩梁力學(xué)性能試驗研究

摘要：對一根帶加勁肋的鋼-混凝土組合蜂窩梁進(jìn)行了模型試驗，考察了該結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的受力和變形特點試驗表明，由于剪力次彎矩的影響，組合蜂窩梁孔口截面將先于翼緣板進(jìn)入屈服，其對變形的影響也不可忽略基于空腹桁架計算理論，考慮加勁肋的影響，推導(dǎo)了組合蜂窩梁應(yīng)力的計算公式，并與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明，理論計算方法可以較為準(zhǔn)確地反映圓孔邊緣應(yīng)力的分布規(guī)律，彎剪作用下最大應(yīng)力出現(xiàn)在圓孔截面150～165°處同樣采用空腹桁架方法推導(dǎo)了組合蜂窩梁撓度的計算公式，與試驗結(jié)果、有限元結(jié)果和規(guī)范建議方法進(jìn)行了對比，各結(jié)果吻合良好，本文計算公式可為組合蜂窩梁正常使用階段的撓度驗算提供參考.

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關(guān)鍵詞：應(yīng)力；橋梁工程；蜂窩梁；鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)；撓度

中圖分類號： U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

帶加勁肋鋼混凝土組合蜂窩梁是一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)形式［1］，箱梁腹板成排開孔，結(jié)構(gòu)通透，造型新穎，抗彎剛度大于擴(kuò)張前截面，截面效率高；采用圓形孔，避免孔角較大的應(yīng)力集中［2-3］；在孔洞間設(shè)置豎向加勁肋，能有效地防止腹板的失穩(wěn)［4］，提高其承載能力.

1951年美國德克薩斯州公路局曾將蜂窩鋼梁作為兩座簡支梁橋的主梁，其跨度分別為100英尺和65英尺［5］，這也是至今僅有的將蜂窩梁結(jié)構(gòu)應(yīng)用于橋梁工程的記錄.國內(nèi)外對腹板開孔結(jié)構(gòu)的研究多針對于蜂窩鋼梁［3，6-7］和腹板開單孔的組合梁［4］，較少涉及組合蜂窩梁［8］，而對于帶加勁肋組合蜂窩梁這一結(jié)構(gòu)形式則鮮有報道［2］，這限制了其在實際工程中的應(yīng)用.

鋼混凝土組合蜂窩梁結(jié)構(gòu)腹板成排開孔，剪力的傳遞不連續(xù)，從而造成其受力和變形性能有別于常規(guī)組合結(jié)構(gòu).本文根據(jù)普通鋼混凝土組合梁實橋按1∶10的比例，按照幾何相似、邊界條件相似、物理參數(shù)相似的等效原則設(shè)計制作了一根組合蜂窩梁的縮尺模型，并進(jìn)行了靜載試驗，考察其受力和變形等基本力學(xué)性能.以空腹桁架簡化理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了組合蜂窩梁應(yīng)力和變形的計算公式，通過理論和試驗結(jié)果的對比分析，驗證計算方法，進(jìn)一步探明了這種新型組合結(jié)構(gòu)的受力性能，為該結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ).

5 結(jié)語

1) 基于費氏空腹桁架理論的應(yīng)力計算方法能較準(zhǔn)確地計算出鋼混凝土組合蜂窩梁圓孔邊緣最大環(huán)向應(yīng)力的位置及大小，且能較好地計算出其他各點環(huán)向應(yīng)力分布規(guī)律和趨勢，該方法適用于組合蜂窩梁彈性階段的強(qiáng)度分析.

2) 鋼混凝土組合蜂窩梁腹板圓孔的環(huán)向應(yīng)力分布十分不均勻，分布規(guī)律比較復(fù)雜.彎剪共同作用下，圓孔最大環(huán)向應(yīng)力出現(xiàn)在φ=150°～165°截面處，并與其相對應(yīng)的圓環(huán)位置形成4個應(yīng)力峰值區(qū)，壓應(yīng)力區(qū)和拉應(yīng)力區(qū)交替分布，隨著荷載的增加，這4個區(qū)域會率先進(jìn)入彈塑性階段，并且壓應(yīng)力區(qū)域存在局部穩(wěn)定問題，在設(shè)計中應(yīng)引起足夠重視.

3) 基于費氏空腹桁架理論的撓度計算方法能滿足實際工程的要求，得到的計算結(jié)果與有限元結(jié)果、試驗結(jié)果吻合良好，對比誤差基本上在10%以內(nèi)，且總體偏于保守，可供實際工程設(shè)計參考.

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