轮式荷载作用下钢-混凝土组合梁桥试验研究.pdf

摘要

钢-混凝土组合梁桥作为新型组合结构，既能够充分发挥出钢筋混凝土板的抗

压性能，也能发挥出钢梁的抗拉性能。在实际使用过程中钢-混凝土组合梁桥往往

承受着车辆反复荷载作用，这些作用既有水平方向上的滚动作用，也有竖直方向上

的振动作用。在对钢-混凝土组合梁桥的现有研究中，大多数均使用固定点加载对

钢-混凝土梁桥进行试验，无法完全反映组合梁桥在实际运营过程中的受到车辆往

复荷载的力学响应。因此，本文将基于辽宁省内某座改建的双工字钢-混凝土组合

梁桥的足尺模型进行轮式滚动加载，探究在正常使用状态下，普通车辆行驶所产生

的轮式滚动与竖向振动对桥梁的影响，并检验该桥梁的长期性能。主要内容及结论

如下：（1）通过有限元软件MidasFea建立钢-混凝土组合梁桥的实体模型，并对桥

梁在跨中偏载荷载作用下的受力行为进行模拟，初步估算桥梁的承载能力，并结合

汽车荷载等级，初步设定桥梁单轴双轮偏载试验的加载荷载值为490kN。（2）在有

限元模拟的基础，对钢-混凝土组合梁桥进行单轴双轮跨中偏载试验，并基于试验

数据调整有限元模型，并对《公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015》中的疲劳

荷载模型Ⅲ进行等效模拟，确定轮式滚动疲劳加载试验的加载参数为单轴荷载中值

55kN，振动幅度50kN，频率2Hz，模拟车辆行驶速度为360m/h。（3）对桥梁进行

轮式滚动疲劳加载试验，模拟在实际运营过程中普通车辆在钢-混凝土组合梁桥上

行驶对桥梁的长期性能的影响，得到钢-混凝土组合梁桥在实际运营过程中始终处

于弹性工作状态，但其刚度随着疲劳加载次数增加而有所衰退。通过分析得到型钢

A处在经历了200万次疲劳加载后跨中刚度折减仅为5.2%，因此认为钢-混凝土组

合梁桥在运营周期中刚度存在着一定的折减，但不会产生疲劳破坏现象，桥梁的抗

疲劳性能良好。

关键词：钢-混凝土组合梁桥、轮式滚动疲劳加载、偏载、刚度退化

ExperimentalStudyonSteel-ConcreteCompositeBeam

BridgesUnderWheel-TypeLoad

Abstract

Asanewtypeofcompositestructure,steel-concretecompositebeambridgescan

fullyutilizethecompressiveperformanceofreinforcedconcreteslabsandthetensile

performanceofsteelbeams.Inpracticaluse,steel-concretecompositebeambridges

oftenbearrepeatedvehicleloads,whichincludebothhorizontalrollingandvertical

vibration.Intheexistingresearchonsteel-concretecompositebeambridges,mostof

themusefixedpointloadingfortesting,whichcannotfullyreflectthemechanical

responseofcompositebeambridgesundervehiclereciprocatingloadsduringactual

operation.Therefore,thisarticlewillconductwheelrollingloadingbasedonafull-

scalemodelofarenovateddoublesteelconcretecompositebeambridgeinLiaoning

Province,exploretheimpactofwheel