考虑节点刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法研究

为量化钢筋部品刚度,从受力机理角度出发,基于试验和理论分析,提出考虑刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法。从受力机理的角度提出三向转动刚度独立力学求解模型,考虑钢筋直径的影响,设计了105组T形焊接钢筋试件及两类加载固定试验装置,开展分级加载试验;在此基础上,考虑焊接节点转动刚度随机性,提出基于蒙特卡洛随机抽样的焊接钢筋部品变形计算方法,并分别开展了6个焊接钢筋网片和6个钢筋块体试验进行验证。结果表明:钢筋焊接节点刚度与钢筋直径有关,当焊接条件相同时,钢筋直径越大,焊接节点刚度越大;同一钢筋直径组合的焊接节点转动刚度基本符合正态分布,3个方向的转动刚度R x>R z>R y;钢筋焊接节点刚度与焊接节点断面面积基本呈线性关系;竖筋和横筋连接节点刚度对钢筋部品变形影响显著,所采用的节点刚度取值方法计算的焊接钢筋部品变形偏差均在10%以内,与传统刚接和铰接方法相比,变形计算精度大幅提高,变形计算方法合理。

高承载力钢板承插式牛腿受力性能试验研究

大跨桥梁超高桥塔的高速发展,对施工预埋件设计与施工的安全性、操作性、后期修复等方面提出了更高的要求。文中提出了一种钢板承插重型牛腿,该牛腿具有承载能力高(≥350 t)、可周转使用、对桥塔截面削弱小、易于修复等优点。通过数值分析与足尺加载试验,研究其受力性能及破坏模式。结果表明:钢板承插式牛腿在设计荷载作用下,牛腿应变-荷载大小基本呈线性,卸载后未出现明显的局部皱折和屈曲。锚固混凝土的破坏形态为受压侧冲切引起的斜裂缝,裂缝宽度满足限值要求,卸载后裂缝闭合,对永久结构无不利影响。钢板承插式牛腿受力性能良好,可作为大牛腿的选型,研究成果可为重型预埋件的进一步研究应用提供参考。

新型BFRP布加固混凝土方柱轴压性能试验研究

针对提出的以环氧硅酸脂树脂为基体的新型BFRP,通过模型试验及理论分析,研究了新型BFRP对混凝土结构的加固效果,分析了包裹形式及层数对混凝土方形柱力学性能的影响。结果表明,新型BFRP布与CFRP布加固试件的加载曲线发展趋势基本一致,但BFRP加固效果相对较弱,全覆盖包裹2层时,两者轴压承载力提升幅值分别为28.45%和64.73%。现有规范对CFRP加固试件适用性良好,而对BFRP适用性很差,本文提出的计算模型可精确预测新型BFRP布加固柱轴压承载力。

钢-混组合连续梁负弯矩区桥面板抗裂措施

目前钢-混组合连续梁在中国桥梁建设中得到了越来越多的应用,如何提高该类型桥梁墩顶负弯矩区域桥面板抗裂性能一直都是值得关注的问题。该文以港珠澳大桥浅水区引桥组合梁桥面板抗裂措施的确定过程为例,分析了负弯矩区域桥面板抗裂系列措施的适用性,探讨了相关技术问题。

援马尔代夫中马友谊大桥主桥V形墩施工关键技术

援马尔代夫中马友谊大桥主桥为(100+2×180+140+100+60)m混合梁连续刚构桥,其中19~21号墩为V形墩,最大倾角达70°。V形墩采用“斜拉扣挂现浇斜腿+内支架现浇0号块”的方案施工。斜拉扣挂支架系统由钢管支架、大刚度扣挂平台及长短扣索组成。为保证V形墩施工质量,采用有限元法进行施工过程精细化模拟,对施工控制技术进行研究。结果表明:在斜腿内布置预应力钢束以及在主梁悬浇过程中精确控制斜拉扣挂支架拆除时机,可有效化解斜腿根部以及三角区腋部开裂风险;在掌握扣索张拉变形规律基础上,基于扣索索力调整的V形墩斜腿线形控制方法能保证其毫米级精度。

节段预制拼装波形钢腹板组合梁整体受力性能试验研究

节段预制拼装波腹板组合梁桥兼有节段预制拼装工艺和波腹板组合结构的优点,极具推广价值。为研究该类型结构的抗弯及抗剪等受力性能,采用成型工艺、体内体外预应力配束比例、剪跨比、接缝数量、波腹板连接形式等参数进行了6片缩尺简支模型梁试验。描述了模型梁混凝土应变、波腹板应变、预应力筋应力、挠度随荷载变化的规律以及裂缝形成过程和破坏形态,分析了各因素对节段拼装波腹板梁受力性能的影响。研究表明:节段梁在弹性阶段与整体梁具备同等刚度;接缝影响了节段梁的破坏形态,较大地削弱了抗弯承载力;混合配束节段梁以及翼缘式连接节段梁表现出更优的力学性能。

组合梁钢混连接用纤维灌浆料制备及灌注工艺试验研究

将灌浆连接应用于装配式钢混组合结构桥梁中,可进一步缩短现场作业时间,提高钢混结合质量。针对这种新型连接技术,配制一种早强(1d>35MPa,7d>80MPa)、流动性好(初始流动度> 300mm)、抗折强度高(28d>10MPa)的高性能纤维增强灌浆材料;通过足尺模型灌注工艺试验,对比梁端压力灌浆及顶面自密实注浆2种方式的可施工性和密实度,确定流动度、纤维含量及尺寸、浆口及排气孔布置等参数。

变截面梁桥合龙束径向力效应的合理分析模型

分析变截面梁桥合龙束径向力效应的关键是建立合理的计算模型,据此可以得到箱梁在张拉合龙束时的底板应力状况。然而,目前一些常见的计算模型忽略了边界条件的严谨性,导致计算结果的失真度较高。为此,根据力学原则及有限元精细化分析的要求,提出了选取合理计算模型的原则,包括梁段截取范围、边界条件、合龙束作用等,探讨了预应力孔道以及合龙束作用的模拟方法,并通过实例对不同的建模方法进行了分析和讨论。

UHPC管桩-钢立柱灌浆连接段结构设计与轴压受力机理研究

针对UHPC管桩与海上平台钢立柱可靠与快速连接的难题,提出了一种基于混合剪力键的新型灌浆连接结构。基于DNV规范开展了灌浆连接段的结构设计,利用ABAQUS软件对压弯荷载作用下灌浆连接段力学性能进行了分析,并对轴压荷载作用下的受力机理进行了研究。结果表明:在压弯荷载作用下,最上方钢键齿及最下方的混凝土键齿应力较高,各部件应力均低于强度允许值,结构受力基本合理;其承受轴压荷载的破坏模式为灌浆连接段根部的UHPC管桩压剪破坏,增大灌浆连接段长度、缩小灌浆连接段厚度、提高剪力键间距均有利于提高其轴压承载力。

波形钢腹板组合箱梁桥节段预制拼装工艺试验

为论证波形钢腹板组合箱梁桥采用节段预制拼装工艺进行施工的可行性,设计制作了两榀波形钢腹板组合箱梁节段进行足尺模型试验,两榀梁分别采用不同的入模工艺(分部入模、整体入模)模拟了钢筋笼组拼、匹配预制、悬臂拼装、线形调整等典型工序,测试了试验梁段在施工全过程中的桥面板竖向变形,并评估该变形对匹配连接的影响程度。结果表明:所提出的工艺流程、连接构造、预制模板系统在试验过程中表现出良好的适应性,能有效保证节段间的高精度、快速匹配连接,施工效率与普通混凝土节段梁相当,施工质量完全可控;施工过程中应采取桥面板加劲或设置横向斜撑等措施控制桥面板的竖向变形;波形钢腹板双拼接板高强螺栓连接具有较好的误差调整能力,可作为实桥应用的推荐方案。

预应力混凝土T梁桥端部锚固区拉压杆模型及配筋设计

根据有限元应力分析结果,抽象出力流传递路径,提出了T梁端部锚固区拉压杆模型的构形方法.通过对劈裂应力的数值积分,计算合力作用点位置,并将其作为拉杆位置确定的依据.分析表明,由于T梁端部锚固力的合力对截面形心的偏心距不大,劈裂应力合力作用点至锚固端的距离与梁高的比值,基本不受锚下预加力大小、梁高以及翼板宽度变化的影响,大小稳定在0.67~0.69之内.最后,应用该构形方法,得到了跨度为20~50m的T梁端部锚固区拉压杆模型,将由拉压杆模型计算出的劈裂力大小与精细化有限元分析结果进行了比较,其比值分布在1.16~1.34范围之内,由此可见,由拉压杆模型给出的劈裂力计算值与有限元分析结果之间相差不大,且偏于安全.

节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥横向受力性能试验研究

为研究波形钢腹板组合箱梁桥横向受力特性及其对节段预制拼装工艺的影响,设计并匹配制造了2榀足尺模型节段梁,对试验梁施工全过程桥面板变形进行了测试,并进行了静力加载试验,研究了桥面板合理的数值分析方法.结果表明：波形钢腹板组合箱梁能满足节段双层存放、吊装运输等工序的横向受力要求,但在短线匹配预制过程中需采取措施控制桥面板变形;运营期组合箱梁横向受力足够安全,当加载至1.3~2.5倍车辆荷载设计值时,桥面板出现初始弯曲裂缝;由考虑钢混连接件的实体元模型计算所得的桥面板变形值与实测值吻合较好;简化平面框架模型则在横向内力计算方面具有足够精度,可用以指导桥面板设计.

节段预制拼装波腹板组合结构桥梁工艺试验

对于采用节段预制拼装工艺的波腹板组合结构,目前还未有研究。混凝土腹板由波腹板替换后,增加了波形钢腹板的定位、连接工序,有必要针对波腹板节段梁预制及安装环节中影响施工工效的关键因素展开研究,以适应工厂化制造及机械化安装的特点。为此,展开了足尺模型工艺试验验证其施工可行性,试验结果表明:节段预制拼装波腹板组合结构适应工厂化制作、装配化施工的理念,技术可行。

85m组合梁整跨吊装吊具设计

某桥非通航孔采用85m跨钢混组合梁结构。85m组合梁在工厂组拼,形成整体结构,运输船运至桥位处,采用大型浮吊吊装。因组合梁吊重大(达1 900t),数量多(128跨),对吊具结构的合理性和轻型化提出了很高要求,传统的吊具难以满足组合梁吊装要求,因此结合组合梁自身结构特点,配合该项目施工投标,专门设计了一款自重轻、安装拆卸方便的桁架式吊具,完成组合梁吊装。该文介绍了85m组合梁整跨吊装吊具的设计过程和受力分析结果。

泉州湾跨海大桥主桥组合梁整体节段制造关键技术

泉州湾跨海大桥主桥组合梁采用整体节段制造安装、场地横向反拱及节段间桥面板胶接缝拼接等全新施工工艺,国内外均无实施先例。针对组合梁整体节段制造工艺中存在的技术难题,开展了大量的方案比选及试验研究工作,该文介绍了桥面板匹配预制、总拼场地布置、钢梁横向反拱施加预应力、组合梁匹配拼装等关键技术。

跨海桥梁超高渐变段预制和安装控制技术

从短线预制基本思路出发,以厦漳跨海大桥北汊南引桥施工为例,介绍跨海桥梁超高渐变段采用短线匹配法进行梁段预制和安装的控制技术,为类似桥梁施工提供参考。

瓯江北口大桥南引桥上层节段梁施工方案优化分析

瓯江北口大桥南引桥上层节段梁原施工方案采用先简支后连续的工艺,为降低主梁及架桥机安全风险,调整施工方案,并对主梁及墩顶块的预应力体系和结构进行优化与计算分析。结果表明,主梁体内束在墩顶块内部布置成交叉锚固的形式,可满足逐跨连续的工艺需求。通过在墩顶块上层新增横向预应力束、下层预应力束锚点下移、减小人孔尺寸等具体措施,可使墩顶块在最不利工况下受力安全。

西宝客专常兴渭河特大桥节段拼装施工及控制技术

西安至宝鸡客运专线常兴渭河特大桥采用2 000t下行式架桥机节段拼装48m简支箱梁施工技术。文中介绍了箱梁节段预制、架桥机整跨拼装等施工工序,重点探讨了梁段精确定位、预应力张拉及梁体脱架、现场监测等关键问题。

龙河特大桥墩梁结合部模型试验设计

龙河特大桥为大跨超高空心薄壁柔性墩连续刚构桥,为深入探究大桥墩梁结合部力学行为特点,对墩梁结合部开展1:6缩尺模型试验。针对结构及受力特点,对模型尺寸、预应力、配重、普通钢筋、加载和测试方案等进行设计。试验按照实桥实际工况进行加载,同时对墩梁结合部进行实体有限元分析。试验结果表明,龙河大桥试验模型设计合理、试验加载方法可行,并且试验结果能较好反映实桥墩梁结合部受力特点规律。介绍的模型试验设计与试验加载方法对同类结构模型试验具有借鉴作用。

节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁抗弯性能研究

节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁因结合了节段预制拼装施工工艺和波形钢腹板组合结构的优点,具有很好的推广价值。结合试验和有限元分析方法,对节段梁的抗弯承载力进行研究。研究结果表明:有限元分析计算值和试验实测值吻合较好;相比整体梁,节段梁延性较差,抗弯承载力有所降低,约为整体梁的80%;按照现有规范计算整体梁的抗弯承载力相对保守,而对于节段梁,其抗弯承载力有所折减;节段梁的波形钢腹板在底板开裂后抗弯贡献较大,不可忽略;节段梁预应力增量远大于整体现浇梁。