两类铁路斜拉桥主梁钢混结合段受力性能对比

为研究两类结构构造形式不同的铁路斜拉桥主梁钢混结合段的受力性能,基于仿真分析对两类结合段的应力分布规律和传力特性进行对比分析,结果表明:长、短结合段在最不利工况下整体均处于受压状态,应力纵向分布除承压板处之外均较为平顺;应力横向分布均存在显著的不均匀性,表明结合段存在明显的剪力滞现象;两类结合段剪力连接件受力均呈马鞍形分布,结合段远离钢梁段的剪力连接件受力最大;长结合段的后承压板及短结合段的承压板处均存在集中传力,短结合段由于剪力连接件更少而承压板传力占比更高。两类结合段的传力性能虽有一定差异,但均能满足要求。

铁路混合梁斜拉桥钢混结合段研究综述

针对铁路大跨度混合梁斜拉桥的钢混结合段,从发展历程、结构构造形式、结构参数、结构受力特性、剪力连接件受力状况、传力机理、疲劳受力特性等方面,阐述其发展动态、研究现状、研究成果及存在的问题。钢顶底板插入混凝土段的剪压式结合段成为工程实用的主要形式,其发展的趋势是长度缩短、构造简化、整体构造进一步优化、布置位置更灵活。结合段长度在1.5~3.0 m之间对主梁受力及传力规律影响并不显著,承压板厚度宜介于40~70 mm,剪力钉间距宜在150 mm左右;在承压板混凝土侧增设加劲肋(同为PBL板)、将剪力钉与PBL剪力键结合使用以及选用梯形等新型PBL剪力键是钢混结合段结构构造发展趋势。模型试验和仿真分析是目前钢混结合段受力分析的主要手段,其整体承载能力计算理论和简化计算式、剪力钉群受力不均匀性及其在纵横向分布规律、剪力钉与PBL剪力键结合使用下的抗剪理论和计算分析方法、钢混各构件的传力比等抗剪传力理论,以及钢结构、钢混界面、剪力连接件和混凝土的疲劳破坏机理及细节特征、结构参数对疲劳性能的影响规律等是今后研究的重点。

大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段受力性能研究

为研究大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段的力学行为与传力机理,设计相似比为1∶4的全截面静载试验模型,测试最不利及超载工况下结构的应力、变形、开裂等;结合有限元仿真分析,研究桥塔钢-混结合段的传力机理,并进一步探讨结构构造参数对其影响规律。结果表明:最不利荷载工况下,钢结构最不利压应力为-165.44 MPa,位于钢过渡段主跨受压侧壁板;混凝土最不利拉应力为8.65 MPa,叠加预应力效应后约为1.73 MPa,位于混凝土段边跨受拉侧;沿塔轴向,钢结构应力平缓降低并在承压板附近存在突变,混凝土应力较为平稳;剪力钉及PBL剪力键弯曲应力均呈“两头大、中间小”的马鞍形分布。模型各构件实测应力随荷载增加呈线性增长,模型整体处于弹性受力状态;结合段钢-混最大滑移值仅65μm,钢-混之间协同受力良好;模型上下缘实测应力差异约为10%,表明双向曲面构造引起一定的空间受力特性,但挠度量值差异小。超载工况下,1.4倍加载时混凝土段边跨受拉侧出现裂纹;1.7倍加载时钢过渡段主跨受压侧局部应力屈服,模型受力整体表现为以钢过渡段受压侧及混凝土段受拉侧最为不利。2.0倍加载下,模型水平挠度随荷载变化均近似线性增加,转角近似满足线性变化,受混凝土开裂影响较小;最大水平挠度仅1.43 mm,挠跨比约为1/3000,结构具有良好的刚度性能;结合段内混凝土局部开裂对受拉区的钢-混相对滑移影响较为显著。通过承压板、钢壁板及PBL板分别传递荷载66.3%、15.2%及18.5%,承压板为主要传力构件。参数讨论表明,原桥合理承压板、钢壁板厚度分别介于40~80、24~40 mm之间,剪力连接件刚度对结构传力影响较小。