波形钢板-UHPC组合桥面板结构截面优化
PDF下载 (443)孙 瑜,王焕然,王 飞,朋 茜.波形钢板-UHPC组合桥面板结构截面优化[J].宁波大学学报(理工版),2020,33(3):105-110.DOI:
SUN Yu,WANG Huanran,WANG Fei,PENG Xi.Section optimization of the innovative corrugated steel-UHPC composite bridge deck[J].Journal of Ningbo University(Natural Science & Engineering Edition),2020,33(3):105-110.DOI:
| Title: | Section optimization of the innovative corrugated steel-UHPC composite bridge deck |
| 作者: | 孙 瑜, 王焕然, 王 飞, 朋 茜 |
| Author(s): | SUN Yu, WANG Huanran, WANG Fei, PENG Xi |
| 关键词: | 组合结构; 波形钢板; 超高性能混凝土; 桥面板; 参数优化 |
| Keywords: | composite structure; corrugated steel plate; UHPC; bridge deck; parameters optimization |
| 分类号: | U443.32 |
| 文献标识码: | A |
| 摘要: | 对实腹式波形顶板-UHPC(超高性能混凝土)组合桥面板进行了改进, 采用空腹式结构建立波形钢板-UHPC组合桥面板有限元模型, 研究UHPC层厚度、波形钢板厚度、波形长度、下缘板宽度和波形高度等截面参数变化对组合桥面板受力特性的影响, 并确定其合理取值范围. 在此基础上, 通过理想点法对参数组合进行优化, 得到合理的参数匹配. 研究结果表明 相较于实腹式组合桥面板, 优化后的组合桥面板自重减小35%, 钢板弯折处应力减小16%; 相较于正交异性钢桥面板, 桥面板用钢量减小7%, 顶板与U肋连接位置应力减小47%. |
| Abstract: | Based on the spandrel-filled innovative corrugated steel-UHPC composite bridge deck, the FEM of the improved structure is developed by choosing an open-wed structure in this study. The effects of varied parameters including the UHPC layer thickness, the corrugated steel thickness, the wave length, the lower edge plate width, and the wave depths are studied and the feasible ranges are determined. The parameters’ combination is further optimized by the Ideal Point solution method, with which the reasonable parameter matching is established. Comparing with the spandrel-filled composite bridge deck, the weight is reduced by 35%, and the tensile stress in the bend of steel is reduced by 16%. Comparing with the orthotropic steel bridge deck, the steel quantity is reduced by 7%, and the tensile stress in the rib-to-deck weld joints is reduced by 47%. |
| 参考文献 /References: | [1] 交通运输部. 2018年交通运输行业发展统计公报[N]. 中国交通报, 2019-04-12(2). [2] Xiao Z, Yamada K, Ya S, et al. Stress analyses and fatigue evaluation of rib-to-deck joints in steel orthotropic decks[J]. International Journal of Fatigue, 2008, 30(8):1387-1397. [3] AASHTO. AASHTO LRFD bridge design specifications [EB/OL]. [2019-07-10]. https://ebookpdf.com/aashto-lrfd- bridge-design-specifications. [4] Shao X D, Yi D T, Huang Z Y, et al. Basic performance of the composite deck system composed of orthotropic steel deck and ultrathin RPC layer[J]. Journal of Bridge Engineering, 2013, 18(5):417-428. [5] Deng M, Huo N F, Shi G Y, et al. Shear strength analysis of the stud in steel-UHPC composite bridge deck[EB/OL]. [2019-07-10]. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/ 1755-1315/100/1/012176/pdf. [6] 阎培渝. 超高性能混凝土(UHPC)的发展与现状[J]. 混凝土世界, 2010(9):36-41. [7] 张清华, 刘益铭, 卜一之, 等. 大纵肋正交异性组合桥面板疲劳性能研究[J]. 中国公路学报, 2017, 30(3):226-235. [8] 邵旭东, 曲宛桐, 曹君辉, 等. 带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能[J]. 中国公路学报, 2018, 31(8):94-103. [9] 胡苏, 苏庆田, 吴冲. 正交异性钢-混凝土组合桥面板截面优化研究[J]. 结构工程师, 2015, 31(2):131-137. [10] Chen Y Y, Dong J C, Xu T H. Composite box girder with corrugated steel webs and trusses—A new type of bridge structure[J]. Engineering Structures, 2018, 166:354-362. [11] 李斐然, 张旭慧, 王东威, 等. 应用于大跨径桥梁和城市桥梁上的组合桥面板: CN104594194A[P]. 2015-05-06. [12] 张清华, 程震宇, 廖贵星, 等. 波形顶板-UHPC组合桥面板优化设计[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(4): 670-678. [13] 廖贵星. 新型波形顶板正交异性钢板-RPC组合桥面板疲劳性能研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2016. [14] 童乐为, 沈祖炎. 正交异性钢桥面板疲劳验算[J]. 土木工程学报, 2000, 33(3):16-21; 70. [15] 苏庆田, 田乐, 曾明根, 等. 正交异性折形钢板-混凝土组合桥面板基本性能研究[J]. 工程力学, 2016, 33(S1):138-142. [16] JTG D60-2015. 公路桥涵设计通用规范[S]. [17] JT/T 784-2010. 组合结构桥梁用波形钢腹板[S]. [18] Tang M C. A new concept of orthotropic steel bridge deck[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2011, 7(7/8):587-595. [19] 陈沁恺, 柳俊哲, 王飞. U型加劲板稳定极限承载力影响因素分析[J]. 宁波大学学报(理工版), 2018, 31(6): 74-80. [20] 任晓东. 厚钢板加工中常见问题及其质量控制[J]. 装备制造, 2009(6):195. [21] 邓兰梅. 基于相对有效性的理想点法研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2018. [22] 刘瑞江, 张业旺, 闻崇炜, 等. 正交试验设计和分析方法研究[J]. 实验技术与管理, 2010, 27(9):52-55. [23] 陈陌, 郭亚军, 于振明. 改进型序关系分析法及其应用[J]. 系统管理学报, 2011, 20(3):352-355. [24] 苏权科, 谢红兵. 港珠澳大桥钢结构桥梁建设综述[J]. 中国公路学报, 2016, 29(12):1-9. [25] DB43/T 1173-2016. 钢-超高韧性混凝土轻型组合结构桥面技术规范[S]. |
| 备注/Memo: | 收稿日期:2019-09-25.宁波大学学报（理工版）网址:http://journallg.nbu.edu.cn/ 基金项目:国家自然科学基金（51478437）;浙江省自然科学基金（LQ20E080012,LQ20E080013）. 第一作者:孙瑜（1994－）,女,浙江宁波人,在读硕士研究生,主要研究方向:结构力学.E-mail:sunyuaichiyu@qq.com *通信作者:王焕然（1976－）,男,河南睢县人,博士/副教授,主要研究方向:冲击动力学.E-mail:wanghuanran@nbu.edu.cn 宁波大学学报（理工版）网址：http://journallg.nbu.edu.cn/ |
