新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁抗剪性能有限元分析

为解决施工现场中现有装配式混凝土叠合梁、梁柱结点钢筋相互影响的问题,设计一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。为进一步研究该叠合梁的抗剪性能,共设计6个叠合梁、3个整浇梁进行ABAQUS有限元模拟,分析其破坏特征机理、荷载–跨中挠度曲线等,研究试件剪跨比、底板厚度参数对抗剪性能的影响,以及新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁与整浇梁的抗剪性能对比。数值模拟分析结果显示,新型叠合梁与整浇梁均为剪切破坏,在底板厚度相同的情况下,随着剪跨比的增大,叠合梁的极限承载力略微降低。此外,预制高度增加会导致叠合梁的极限承载力减小。叠合梁表现出与整浇梁相似的受剪性能,随着剪跨比增加,叠合梁相对于整浇梁表现出更好的抗剪性能。综合而言,新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁具有良好的抗剪性能。

ECC-混凝土叠合梁弯曲试验及裂缝发展的分形表征

为明确ECC(工程纤维增强型水泥基复合材料)-混凝土叠合梁抗弯性能及影响参数,并定性表征裂缝发展情况,设计、制作11根不同材料强度等级、配筋率、ECC层厚度、PVA纤维体积掺量的ECC-混凝土叠合梁及3根不同混凝土强度等级的混凝土梁进行四点弯曲试验,研究承载力、延性及裂缝发展等情况,并基于分形理论及数字图像处理技术,采用分形维数对不同影响参数下的叠合梁裂缝发展规律进行表征。结果表明:ECC-混凝土叠合梁较相同材料强度和配筋率的混凝土梁极限承载力和抗裂性能明显更优;材料强度等级提高,模型梁承载力及延性均提高;适筋范围内,配筋率越小模型梁延性越好;ECC层厚度对模型梁的承载力及延性影响不大;PVA纤维体积掺量为2.0%时,裂缝整体分布更均衡。计算分形维数得到的叠合梁表面裂缝分布具有自相似性;加载过程中叠合梁的分形维数小于混凝土梁,与试验结果相符,梁表面裂缝分形维数在一定范围内随着材料强度等级、配筋率、ECC层厚度、PVA纤维体积掺量的增加而降低,分形理论结合数字图像技术求得的裂缝分形维数可作为叠合梁裂缝分布及受弯损伤程度的定性表征指标。

新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁受弯性能有限元分析

为解决传统叠合梁梁柱节点区锚固困难、底板厚重等一系列问题,研究了一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。设计了6根叠合梁、3根整浇梁,采用有限元数值模拟方法,通过荷载–位移曲线及混凝土塑性损伤等情况进行了分析,并探讨试件配筋率、预制底板厚度参数对抗弯性能的影响及新型预应力钢管桁架叠合梁与整浇梁的抗弯性能对比。经数值模拟分析结果显示,配筋适当的预应力混凝土钢管桁架叠合梁可有效减少变形和裂缝,与整浇梁破坏形态相似,具有良好的抗弯性能,适用于实际工程中的推广应用。

近场爆炸荷载作用下装配式钢筋混凝土叠合梁动力响应数值分析

为研究装配式钢筋混凝土叠合梁的抗爆性能,采用显式动力有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型,通过已有的钢筋混凝土现浇梁爆炸试验研究对数值模型进行了验证。采用验证了的数值模型对爆炸荷载作用下的叠合梁和现浇梁进行动力响应分析,考虑比例距离、炸药量、浇筑方式等参数变化对装配式钢筋混凝土叠合梁动力响应及抗爆性能的影响。结果表明:随比例距离减小或炸药量增大,梁破坏形态由弯曲破坏向弯剪破坏转变,梁位移响应加剧;叠合梁抗爆性能略低于现浇梁,但尚能满足规范要求。

钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点抗震性能试验

在国内外装配式节点研究的基础上,提出了一种钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点,为研究其抗震性能进行了低周往复加载试验.试验结果表明:新型节点中预制梁的型钢接头和纵筋焊接能有效传递二者间的应力;叠合梁-柱节点具有较好的整体性;节点的塑性铰产生在梁的型钢接头和纵筋焊接部位附近,梁柱节点核心区域破坏较小;新型节点耗能能力较好;装配式节点比现浇节点有更高的承载力,但是延性更低.

导流板倾斜角度对Π型叠合梁涡振性能的影响研究

型叠合梁被广泛应用于大跨度斜拉桥建设中,但该类断面较差的涡振性能严重影响了其应用前景。以某主跨为530 m的Π型叠合梁双塔斜拉桥为工程背景,通过风洞试验对Π型主梁的涡振性能及气动优化措施进行研究。试验结果表明,原设计Π型断面在各风攻角下均存在显著涡激振动,通过在断面工字梁下缘处设置导流板与下中央稳定板可降低梁体的涡振振幅,且导流板倾斜角度的改变对该组合气动措施的制振效果影响显著,其中30°倾角导流板组合气动措施的制振效果最优,可在规范要求阻尼比1.0%下显著抑制甚至消除梁体的涡激振动。通过CFD数值模拟对该组合气动措施的制振机理与导流板倾斜角度的变化对组合气动措施制振性能的影响机理进行了研究,计算结果表明,30°倾角导流板组合气动措施中的迎风侧导流板可显著改善上游断面的气体绕流状态,并配合下中央稳定板削弱Π型断面尾流的卡门涡脱,从而起到抑制主梁涡振的效果,改变导流板倾斜角度会在影响导流板自身附近旋涡生成的同时,影响下中央稳定板对断面下侧旋涡脱落状态的改善作用,从而对该组合气动措施的制振性能产生显著影响。

Π型叠合梁斜拉桥涡激振动性能及气动措施研究

型叠合梁为气动钝体结构,容易发生气动失稳。本文以一座Π型截面叠合梁斜拉桥作为工程背景,采用风洞节段模型试验与计算流体动力学(CFD)方法,对主梁的涡激振动性能及相应的气动抑振措施展开了研究。在风洞节段模型试验中获得涡激振动风速区间,讨论了不同气动措施的抑振效果,运用计算流体动力学(CFD)方法对主梁涡振发生机理及气动措施抑振机理进行了初步研究。结果表明:在原始断面下,由于尾迹区旋涡的周期性脱落以及主梁上、下表面旋涡演变的相互作用,导致了涡激振动发生。在采取三种不同抑振措施后,除采用上L型导流板断面在+3°风攻角下发生扭转涡振外,其余优化断面均能使得来流平稳地通过,从而抑制涡振发生。本研究可对Π型叠合梁断面的斜拉桥抗风设计提供一定参考。

双幅Π型叠合梁桥涡振特性的试验研究

采用弹簧悬挂节段模型风洞试验,研究了不同间距比和来流风攻角下双幅Π型叠合梁桥的涡激振动性能。通过对上、下游断面的涡激振动振幅、锁定区间、相位差等特性的详细分析,探究了双幅Π型叠合梁的涡激振动特性。结果表明:在各个攻角(α=±5°,±3°,0°)和间距比(L/D=6~8)下,双幅Π型叠合梁下游断面的涡激振动振幅因气动干扰的作用而被显著放大,而上游受干扰较小,其振幅较之单幅Π型叠合梁略小或接近;上、下游断面的涡激振动风速锁定区间以及涡脱频率几乎不受气动干扰效应的影响,与单幅桥基本一致,然而上、下游断面间的涡激振动存在显著的振动相位差,且其值随着振幅和风速的增大呈近似线性减小趋势。此外,与单幅Π型叠合梁涡激振动性能最不利发生在负攻角的特性不同,双幅Π型叠合梁的涡激振动振幅在正攻角下较大,导致其涡激振动最不利攻角发生在α=+5°。该文研究结果可为类似双幅桥梁的抗风设计提供有益参考。

城市中心区超长钢-混叠合梁施工技术

汕头市黄河路快速化升级改造工程的主线跨线桥工程横跨汕头市黄河路与天山路十字交叉路口,该路口属于国道与省道交汇口,交通车流量大,无法实行全封闭施工,且跨线桥钢-混叠合梁采用56m长大跨度超长钢梁,安装难度大。通过采用城市中心区超长钢-混叠合梁施工技术,主线跨线桥钢-混叠合梁安装可快速、安全地完成,在保证施工质量的同时,确保了跨线桥主体结构的完工时间。

整体预制钢-混叠合梁结构优化及负弯矩区受力性能研究

对于整体预制钢-混叠合梁桥,通过有限元法进行参数分析,综合考虑弯曲应力与结构刚度,研究截面设计参数(混凝土板厚、翼缘板厚、腹板高等)对组合梁桥结构性能的影响,提出了设计参数的合理取值建议,同时开展了负弯矩区域桥面板抗裂措施研究,可为同类工程提供设计参考。分析结果表明:混凝土板厚度、腹板高度及下翼缘板厚度对整体预制钢-混叠合梁桥的受力影响较为显著,减小腹板厚度与下翼缘板厚度可以降低负弯矩区混凝土顶板拉应力;增加跨中预压载可以显著减小墩顶负弯矩区混凝土顶板的拉应力,提高组合梁的抗裂性能;增大跨中预压载的布载范围也可改善组合梁的负弯矩区受力;墩顶负弯矩的合拢顺序对组合梁的抗裂性能影响很小。

大跨高低塔钢箱叠合梁斜拉桥参数敏感性分析

以一座主跨480 m的高低塔钢箱叠合梁斜拉桥为例,首先,采用Midas/Civil软件建立了斜拉桥施工全过程有限元模型;然后,研究了结构各构件的弹性模量、重量、无应力索长等设计参数变化对斜拉桥成桥状态下结构力学行为的影响,并基于综合敏感因子量化了主梁线形、塔偏、索力以及主梁应力等结构响应对各设计参数的敏感程度;最后,研究了斜拉桥最大悬臂状态下端部竖向位移随温度的变化规律。结果表明:无应力索长制造误差对结构受力影响最大,综合敏感因子为0.9880;主梁重量影响次之,综合敏感因子为0.0042;拉索、主梁、索塔与桥面板弹性模量影响不大;拉索重量影响最小。基于此,建议在高低塔钢箱叠合梁斜拉桥施工监控时重点控制拉索无应力索长与主梁重量,同时注意温度的影响。

装配式钢筋混凝土叠合梁受力性能试验研究

为了提升装配式钢筋混凝土梁的力学性能,文中利用两点加载法对装配式整梁和叠合梁的破坏模型、承载能力、荷载挠度曲线进行对比分析。结果表明,分层浇筑+插筋补强梁破坏过程中产生了大量微裂纹,且斜裂纹延伸至界面处开始出现水平位移。整体浇筑装配式梁承受的开裂荷载和极限荷载分别比分层浇筑叠合梁降低17.1%及3.2%,最大挠度降低30.8%。总之,分层浇筑+插筋增强混凝土组合梁可承受的荷载水平更高且变形较低,承载能力和抗变形能力均优于整体浇筑梁。

基于三点弯曲试验的混凝土叠合梁跨中挠度研究

预制装配式结构采用工厂预制与现场安装相结合的方式,可降低环境污染,减少资源浪费,其中装配式混凝土结构常采用叠合梁、叠合板,叠合结构整体性和抗震性能好。选取某构件厂成品叠合梁(YKL2a-XS-1)进行了三点弯曲试验,获得叠合梁荷载挠度曲线,分析叠合梁跨中挠度与荷载的关系;依据梁跨中挠度计算公式,计算叠合梁跨中挠度。叠合梁加载变形特点与适筋梁受弯性能相似,加载期间,叠合面无滑移,预制再生混凝土与后浇普通混凝土整体性较好;随着荷载增加,叠合梁的挠度增加,跨中挠度实测值增加幅度最大,跨中挠度未超过设计限值,叠合梁满足工程实际中构件的延性要求;依据梁跨中挠度计算公式得到的跨中挠度理论值高于真实值。

装配式建筑组合叠合梁抗弯性能试验研究

以三亚城投大厦项目装配式建筑叠合梁为研究对象,运用室内物理模拟试验的方法,制作了9种不同类型的叠合梁,分析UHPC-NC叠合梁的荷载-挠度、开裂荷载与极限承载力的变化特征,研究UHPC叠合高度、UHPC叠合位置、纵筋配筋率和钢纤维类型等因素对叠合梁受弯性能的影响。研究结果表明:UHPC-NC叠合梁的荷载-跨中挠度曲线有弹性阶段、裂缝开展阶段和破坏阶段3个阶段;UHPC-NC叠合梁具有良好的挠度延性、抗裂性能和刚度储备,其最终挠度与屈服挠度之比为2.82~7.42;在剪跨段,斜裂缝的分布表明UHPC的存在对阻止叠合梁斜裂缝的发展和提高抗剪承载力具有积极的影响;纵筋配筋率越高,屈服弯矩和极限弯矩越大;在相同钢纤维体积掺量下,叠合梁的屈服弯矩显著效果依次为端勾、波纹与平直。

叠合梁斜拉桥合龙段湿接缝应力优化分析

大跨径混合式叠合梁斜拉桥在中跨合龙段钢梁合龙后,为保证其在桥面板湿接缝浇筑过程中各构件的受力能满足规范要求,且能达到理想成桥状态,以盐坪坝长江大桥为研究对象进行研究。考虑到该桥的结构受力与施工特点,对桥梁合龙过程中桥面板湿接缝浇筑进行了有限元分析。针对该桥的最后一个标准段与合龙段,对比了4种不同施工方案的优劣性,这些方案主要围绕湿接缝浇筑等强、桥面吊机的拆除及预应力穿束这3个关键施工工序展开。同时探究了桥面吊机站位对中跨合龙段及其邻近节段桥面板应力的影响。研究结果表明:桥面吊机影响区域湿接缝与合龙段湿接缝一同浇筑的施工方案所产生的桥面板拉应力最小;在合龙段湿接缝单独浇筑完成后,按照先张拉预应力后拆除吊机的施工顺序可降低桥面板开裂的风险;通过合理布置桥面吊机的站位,可使原本超限的桥面板湿接缝拉应力降低至规范要求的范围内。

公路工程钢混叠合梁斜拉桥主梁施工优化研究

针对当前叠合梁斜拉桥的施工过程复杂,成本高昂的问题,论文通过有限元仿真模型对钢混叠合梁斜拉桥进行了有限元模拟分析,并提出了3段式循环施工方案,通过同时浇筑3个湿接缝的方式节省施工和维护时间。试验结果表明,在3段式循环施工方案下,叠合梁斜拉桥钢主梁最大拉伸应力为81.46 MPa,最大压缩应力为-231.35 MPa,均没有超过标准规定的允许值。同时,施工过程中缆绳索力与合理完工状态下的索力最大差距仅有-1.42%,满足标准要求。

装配式建筑组合叠合梁抗弯性能有限元分析

为研究装配式建筑超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土(NC)组合叠合梁抗弯性能,基于对长沙碧桂园月湖湾项目采用ABAQUS有限元分析软件构建三维数值模型,通过对不同材料参数的深入分析,揭示了各参数对叠合梁受弯性能的具体影响机制。研究数据显示,尽管NC抗压强度的增加对提升叠合梁的承载力具有一定作用,但其影响幅度甚微,在实际工程中可以忽略。该提升作用对刚度的增强亦相对有限。另一方面,UHPC抗拉强度的增加对构件极限承载力的提升作用亦相对有限。然而,UHPC受拉高度的增加对于提高叠合梁结构的受弯承载力具有显著效果。在实际工程实践中,通过合理增加受拉纵筋配筋率,可以有效提升构件的极限承载力。

企口叠合梁在装配式建筑中的应用与思考

随着我国“双碳”政策及智能建造和装配式建筑政策与技术大力推广,大量重载物流园仓储项目引入企口做法的装配式建造技术,基于搁置长度误差大及汽车吊上楼面作业,对预应力企口叠合梁梁端承载力等进行了研究。对搁置长度不足导致构件承载力下降提出了企口叠合梁相应的补强措施,补强效果明显,切实可行,为同类工程提供了一定的数据依据,具有一定工程实践意义。

大跨超宽钢混叠合梁施工及质量安全控制

通过实际工程案例分析,系统性地研究了大跨超宽钢混叠合梁的特点,以及钢梁安装、混凝土面板施工等关键技术,提出了施工过程中的质量安全控制策略。研究表明,在大跨超宽钢混叠合梁的施工中,需要根据工程实际对施工技术进行调整和优化,加强质量控制全过程管理,确保大跨超宽钢混叠合梁工程的施工质量和安全性能达到标准。

钢纤维混凝土叠合梁抗弯曲性能探究

为提升混凝土叠合梁的抗弯曲性能,并推动其在桥梁工程中的广泛应用,文章通过在混凝土叠合梁叠合下层掺入钢纤维并以叠合下层的高度为变量,系统分析其对叠合梁抗弯承载力及挠度的影响。将钢纤维混凝土叠合梁、普通混凝土整浇梁的经验公式与标准钢筋混凝土受弯构件的理论公式进行对比,评估经验公式的适用性并对公式进行修正。研究表明,钢纤维的掺入增强了混凝土叠合梁的抗弯曲性能,并且叠合下层高度对性能有显著影响。综合考虑抗弯曲性能与经济性,建议叠合下层高度设置为整体高度的2/3。此外,经验公式虽然适用于混凝土整浇梁,但是对叠合梁预测的偏差较大,因此需通过引入修正公式完善钢纤维混凝土叠合梁的弯曲恒通理论。