华南理工大学学报(自然科学版)

作者：徐晨, 许琴东, 孙旭霞, 等

单位：1.同济大学 土木工程学院, 上海 200092；2.同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司, 上海 200092；3.兴泰建设集团有限公司, 内蒙古 呼和浩特 010000

关键词：钢纤维混凝土,组合桥面板,参数分析,优化设计

基金：国家自然科学基金资助项目(51978501)

为探究中大跨径连续钢梁钢纤维混凝土（SFRC）组合桥面板优化设计方法，研究结合SFRC组合板偏拉试验与数值模拟所得SFRC受拉开裂特性，依据现有连续钢梁构造特点，采用SFRC代替原设计中C50混凝土铺装，通过Abaqus建立SFRC组合桥面板钢箱梁节段模型进行参数分析，考察了SFRC板厚、钢顶板厚、配筋率对主梁抗弯刚度、钢结构应力影响的特点。在此基础上以主梁弹性抗弯刚度和关键截面应力为约束条件，以上部结构自重与材料成本为优化目标，对中跨50 m和80 m连续钢梁进行优化。最后依据变量优化结果，采用Midas建立考虑负弯矩区SFRC开裂的杆系模型来验证优化结果的合理性。结果表明：文中引入材料塑性损伤的有限元分析方法具有可靠性，所建立的SFRC裂缝宽度与受拉损伤因子关系可以表征SFRC开裂状态。连续钢梁上80~120 mm厚SFRC层参与受力后使主梁弹性抗弯刚度提升17%~24%，当SFRC裂缝宽度达0.20 mm时，主梁抗弯刚度折减13%~20%；钢顶板应力降低7%~12%，主梁负弯承载力无明显变化。增大顶板厚度与配筋率均可有效改善钢顶板应力。对SFRC层厚、配筋率、钢顶板与顶板加劲肋尺寸进行优化分析，结果表明：相比原设计，优化后的50 m和80 m SFRC组合桥面板连续钢梁用钢量分别降低13%与6%，上部结构自重分别减小12%与6%，材料的成本分别降低14%与9%，该优化设计流程与优化结果可为SFRC组合桥面板在连续钢梁中推广应用提供参考。

来源：2024年第1期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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