雙壁鋼圍堰桁架支撐模型試驗與適用計算方法研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，雙壁鋼圍堰由于其諸多優(yōu)點，在橋梁深水基礎施工的應用越來越廣泛。然而，常規(guī)的設計方法通常是對組成圍堰的各構件進行力學分析，根據(jù)各構件承載力進行設計，最后將其拼裝組成整體圍堰結構。但是還不能確定《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)及《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》(JTG D64-2015)中關于壓彎構件的強度計算公式和壓彎構件在平面外、平面內的穩(wěn)定性計算公式等三個公式在雙壁鋼圍堰設計時的適用程度。在此背景下，本文

2、將根據(jù)設計的雙壁鋼圍堰桁架支撐模型試驗，對比分析試驗測試數(shù)據(jù)、有限元模型數(shù)據(jù)和公式計算值三者之間的關系，希望對雙壁鋼圍堰設計和施工有重要的實用意義和指導價值。本文為重慶市交通委員會“雙壁鋼圍堰設計與施工安全技術指南研究”項目、重慶市地方標準《雙壁鋼圍堰設計與施工安全技術規(guī)程》的研究子課題之一。具體研究工作如下:
　　(1)本文首先簡要介紹應用于我國雙壁鋼圍堰的結構形式和特點，結合相關資料闡述國內外大跨徑橋梁深水基礎工程施工中雙壁鋼

3、圍堰發(fā)展和應用現(xiàn)狀，進而分析了雙壁鋼圍堰設計時采用的水平橫撐的強度、穩(wěn)定性驗算方法和相關研究。
　　(2)設計雙壁鋼圍堰桁架支撐模型試驗方案。試驗裝置由試驗模型、反力梁、傳力桿、荷載輸出系統(tǒng)和反力地基梁等部分組成，試驗主要測試試件的應變與變形。試驗荷載加載至試件發(fā)生屈曲。
　　(3)運用有限元分析軟件Midas FEA建立雙壁鋼圍堰桁架支撐模型，對其進行詳細的受力計算，并提取出水平橫撐的fyy（注:fyy為軸心應力）應力值和

4、等效應力值。對比研究桁架支撐模型應力測試值和有限元桁架支撐模型水平橫撐fyy應力值，以此可推斷有限元桁架支撐模型能否正確模擬試驗桁架支撐模型。
　　(4)有限元屈曲分析中，水平橫撐在屈曲荷載下，提取出軸心壓力N、最大彎矩Mx，得出的平面外穩(wěn)定性計算值與水平橫撐的材料屈服強度對比，表明有限元水平橫撐屈曲時，平面外穩(wěn)定性計算值也導致水平橫撐屈服，也表明平面外穩(wěn)定性計算公式適用于桁架支撐模型的水平橫撐。
　　(5)總結出雙壁鋼圍堰

5、水平橫撐的簡化計算方法，取兩個水平橫撐組成倒V型結構，該結構承受矩形區(qū)域的靜水壓力。通過直角梯形形心公式計算出偏心，并算出軸心力N、彎矩Mx、彎矩My。通過《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》的壓彎桿件強度公式計算出水平橫撐應力值。
　　從上述研究可見，《鋼結構設計規(guī)范》以及《公路鋼結構橋梁設計規(guī)范》關于壓彎桿件強度計算公式和穩(wěn)定性計算公式是雙壁鋼圍堰水平橫撐適用的計算方法。由于水平橫撐按照軸心受壓設計，結構偏不安全，需要對雙壁鋼圍堰整體有