大尺寸钢筋混凝土异形板梁桥开裂机理与对策分析

目的分析大尺寸钢筋混凝土异形板梁桥的开裂机理,通过改变支座约束方式来提高异形板梁桥的抗裂性能,降低大尺寸钢筋混凝土异形板最大裂缝宽度。方法模型分析中施加自重、收缩徐变和车道荷载,分析上述荷载下异形板梁桥的变形、支座反力、结构应力和受拉损伤分布等特征;同时引入最大裂缝宽度计算公式,对异形板的开裂特征进行分析。结果上述荷载作用下,异形板斜向布置的支座之间的挠度较大,支座未出现超载或脱空。此外,异形板底面应力水平比顶面更高;混凝土受拉损伤分布与支座布置形式有紧密关系。结论通过对支座约束方式进行合理的调整,可以有效优化异形板梁桥的抗裂性能,最大裂缝宽度减小幅度为32.8%。

连续钢梁SFRC组合桥面板的优化设计

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。

焊钉集群式后结合超高性能混凝土组合桥面板抗弯性能

为考察焊钉集群布置对后结合超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板受力性能的影响,进行常规均匀焊钉布置组合桥面板及群钉布置后结合组合桥面板试件的弯曲荷载试验和基于材料塑性损伤模型的有限元参数化分析。试验结果表明,群钉布置与均匀焊钉布置试件破坏模式特征均为UHPC板压溃、钢结构U肋底面屈服,二者弹性抗弯刚度分别为232kN·mm^(-1)及213k N·mm^(-1),承载力分别为2154 kN及2049 kN。U肋屈服前,两试件的界面最大滑移值均小于0.2 mm。两试件应变分布及发展规律相似,截面应变分布均近似服从平截面假定。参数化分析结果表明,群钉孔纵向布置间距由600 mm增至1200 mm,承载力及弹性刚度无明显变化。群钉孔尺寸相同时,孔间距对UHPC黏结界面结合状态无显著影响。间距600 mm相较1200 mm布置可更好地保证焊钉受力安全性及截面组合效应。综合对比参数化模型抗弯性能,纵向间距600 mm结合群钉孔内2×3群钉布置对正弯矩作用下后结合钢-UHPC组合桥面板受力状态改善更为有利。