波形腹板钢箱-混凝土组合梁横向内力计算与分析

为精确分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁(SBCCGCW)的横向内力,考虑波形钢腹板特性和箱梁的畸变效应,利用框架分析法推导SBCCGCW的横向弯矩计算公式;通过两座实桥横向弯矩的有限元和实测结果对所提公式的正确性进行验证;对SBCCGCW横向内力的影响因素进行研究,并根据有限元分析结果提出SBCCGCW横向内力的简化计算公式。结果表明:利用所提公式获取的横向弯矩值与有限元结果和实测结果吻合较好,误差在10%以内;横隔板会大幅度减少荷载作用点处的横向弯矩;宽高比、混凝土顶板厚度、荷载作用位置对混凝土顶板横向弯矩的影响较大,钢底板厚度变化对混凝土顶板横向弯矩的影响较小。研究成果可为SBCCGCW的横向内力计算与分析提供参考。

预应力UHPC-RC无腹筋组合梁足尺模型抗弯试验及极限弯矩计算研究

为了解预应力UHPC-RC无腹筋组合梁(简称组合梁)的抗弯性能,以2座组合梁桥实际工程为背景,分别制作25 m长工字形组合梁及30 m长箱形组合梁足尺模型进行抗弯试验,研究组合梁在弯曲荷载下的裂缝发展形态、荷载~挠度曲线及不同截面高度应变等。结果表明:2种组合梁最终受弯破坏时,1条主裂缝快速发展为贯穿弯曲裂缝,组合梁裂缝细密;荷载~挠度曲线较为饱满,刚度折减较普通预应力混凝土梁明显推迟,结构性能更为优良;开裂前组合梁截面受力发展满足平截面假定,出现主裂缝后逐渐不满足平截面假定。为考虑组合梁截面在极限状态不满足平截面假定的情形,基于UHPC材料本构关系,提出采用体外预应力筋极限理论推导组合梁极限弯矩计算方法,并将该方法与平截面假定理论计算结果及试验结果进行对比。结果表明:提出的组合梁极限弯矩计算方法较平截面假定理论计算方法能更好地反映结构受力。

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。

桥面连续结构分离长度对组合梁整体受力特性的影响

为了明确组合梁中支点处钢梁与混凝土桥面板分离对大跨度恒载组合梁桥受力性能的影响,结合一实际工程,采用板壳-实体有限元方法,分析了中支点处桥面板与钢梁分离及完全结合情况下组合梁受力性能的区别,以及分离段长度变化对整体结构和中支点附近板件受力的影响。研究结果表明:在中支点附近一定范围设立分离段对组合梁整体刚度影响较小,但能减弱该处钢-混间连接刚度,有效减小中支点处混凝土上表面拉应力,进而减缓该处混凝土的开裂问题。对于60 m跨的组合梁,支点处钢-混分离段长度宜设为单跨跨径的11%左右。

节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁抗弯性能试验研究

为研究波形钢腹板连续组合箱梁在整体现浇和节段预制拼装施工工艺下抗弯性能的差异,对一片节段预制拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和一片相同尺寸的整体式波形钢腹板连续箱梁进行了抗弯性能试验,分析了接缝的存在对节段预制波形钢腹板连续梁不同特征截面上应变的分布、荷载-挠度曲线变化、预应力增量的影响,并对两片梁的破坏形态进行了分析,试验结果表明:加载初期,接缝的存在对试验梁刚度影响较小,两片梁的应变和变形接近。开裂后节段拼装梁节段接缝间的混凝土应变相对整体梁偏小,但接缝处的混凝土应变较大,接缝位置的塑性变形使得内力重分布现象更加明显;整体梁出现典型的弯曲裂缝,而节段拼装梁裂缝数量在整个过程中相对较少,集中出现在节段两侧接缝位置;在塑性阶段,节段梁变形主要发生在接缝位置,梁体变形相对较大,而边跨相对于中跨挠度变化较小。节段拼装梁的预应力筋相比于整体梁发挥了更大的作用,应力增长速率更快,且节段拼装梁有效高度变化小于整体梁。提出了节段预制拼装波形钢腹板连续箱梁抗弯承载力计算公式,且公式计算值与试验结果吻合程度较好。

考虑剪力滞效应的钢-ECC组合箱梁数值分析

为解决组合箱梁横向裂缝对结构安全的潜在影响,利用ABAQUS程序建立钢-工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,简称ECC)组合箱梁的数值模型,揭示钢-ECC组合箱梁在受力过程中剪力滞的变化,并分析剪力滞效应的影响因素。研究结果显示,随着荷载增大,钢-ECC组合箱梁的剪力滞效应逐渐加剧,但当ECC翼缘板应变达到极限状态时,剪力滞效应开始趋于稳定。通过适当降低翼缘板的宽度与厚度,或增大箱梁腹板的高度,可以有效减轻钢-ECC组合箱梁的剪力滞效应。相较于两点对称荷载,集中荷载会导致更大的剪力滞效应。

波形腹板钢-混组合箱梁畸变效应分析

为研究波形腹板钢-混组合箱梁畸变效应,以桑园子黄河大桥引桥简支箱梁为研究对象,将畸变角重新定义,通过计算畸变中心、畸变总势能,确定初始参数,利用势能驻值原理推导与传统扭转分析理论相一致的畸变效应分析方法。根据工程实例,对车道荷载下波形腹板钢-混组合箱梁畸变翘曲应力变化规律进行研究。结果表明,畸变翘曲应力在组合箱梁应力中占比不容忽视,且随着箱梁顶板混凝土厚度增大,翘曲正应力逐渐减小,在钢底板组合箱梁增设铺底混凝土可有效减少畸变翘曲应力。

钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓作为钢-预制UHPC组合梁剪力键的抗剪性能,共设计15个推出试件,探究螺栓间距和螺栓数量对试件的破坏模式、荷载-滑移曲线、极限承载力、延性和初始抗剪刚度的影响。试验结果表明,推出试件的主要破坏模式为螺栓剪力键剪断,同时在螺栓剪切面下端有局部UHPC受压剥落,UHPC预制板只在剪力槽四周出现细微裂缝。减小螺栓间距会导致试件的抗剪性能降低;而增加螺栓数量可以有效地提高试件的抗剪性能,但也会导致单栓初始抗剪刚度下降。分析国内外现行钢-混凝土组合梁中剪力键的抗剪承载力计算公式,并以此提出一条更适用于钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪承载力计算公式。对比提出公式的计算值与试验值,两者的平均比值、标准差和变异系数分别为1.02、0.02和0.02。

大跨度铁路连续梁拱组合桥梁结构拱梁合理刚度比研究

大跨度连续梁拱组合桥梁具有良好的受力性能与经济效应,其中,拱梁刚度比是该类桥型的1个重要设计参数,而以往对拱梁刚度比的研究不够深入和全面。为了解拱梁刚度比对大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的影响,以正在建设的福州乌龙江大桥为例,研究拱梁刚度比对桥梁的结构受力特性、梁拱荷载分担和工程量的影响。结果表明:拱梁刚度比对拱肋轴力及主梁、拱脚和拱顶处弯矩影响显著。当刚度比<1:73或>1:44时弯矩最大增长接近50%,拱梁刚度比的增加,更有利于发挥拱肋的性能;但在拱梁刚度比≥1:44时,拱肋刚度增加对整体受力性能提升有限,而当拱梁刚度比≤1:73时,主梁承受活载增长过快,增加了结构发生局部破坏或整体倒塌的风险。综合考虑,此类桥型拱梁刚度比合理取值范围应在1:44~1:73。工程中为了获得更好的经济效应,可适当减小主梁刚度或拱肋刚度。

部分地锚式斜拉桥钢-混结合段力学性能分析

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔部分地锚式混合梁斜拉桥,主梁钢-混结合段设置在主跨侧距桥塔中心线20 m处,总长6 m,采用多格室后承压板式构造,由后承压板、钢格室和预应力钢绞线等组成。为验证大桥钢-混结合段构造设计的合理性,明确钢-混结合段的受力性能及传力特征,采用ANSYS软件建立钢-混结合段有限元模型,分析承载能力极限状态轴力最不利荷载组合下钢-混结合段钢格室、承压板、格室填充混凝土、开孔板剪力键等主要部件的受力,以及主要传力构件的传力比。结果表明:钢-混结合段总体应力分布均匀,各构件受力指标均满足设计要求,钢-混结合段刚度过渡均匀,传力平顺,有效避免了刚度突变导致的应力集中;钢-混结合段剪力传递以边箱格室剪力键为主,顺桥向随格室填充混凝土与开孔板相对滑移累积,开孔板剪力键剪力逐渐增大;承压板承压传递与钢格室承剪传递轴力比例相当。该桥采用的多格室后承压板式构造,实现了承压板与钢格室承压传剪协同作用,改善了钢-混结合段的受力性能。

长挑臂闭口钢箱组合梁桥设计及其关键技术

为满足黄河桥梁跨度需求和减少临时施工设施对黄河泄洪的干扰,该文以临猗黄河大桥为依托,其主桥采用(112+28×128+120) m连续长挑臂闭口钢箱组合梁,共分两联,最大联长1 912 m。钢箱组合梁采用无临时墩顶推法施工,闭口钢箱梁顶推到位后再安装桥面板,桥面板安装顺序为先跨中正弯矩区后支点负弯矩区。重点对组合梁负弯矩区力学性能优化措施、斜撑抗疲劳设计和2.5 m高声屏障抗风优化设计3个关键技术问题开展研究,结果表明:负弯矩区采用双结合构造可降低钢箱梁底板压应力和桥面板裂缝宽度,张拉体外预应力钢束的优化效果随着混凝土收缩徐变作用逐渐降低;相同截面积的方钢管斜撑抗疲劳性能优于圆钢管;折线形声屏障可有效抑制主梁涡振响应。

丰城紫云大桥组合钢板梁设计

丰城市紫云大桥陆上引桥采用连续组合钢板梁,南岸标准段跨径布置为(34.5+2×36+3×42+2×36+34.5)m。主梁采用双主梁组合钢板梁结构,小横梁体系,梁高2.1 m。钢梁由焊接工字钢纵梁、中间小横梁以及支点横梁等组成,中支点两侧各约0.125 L范围内的钢纵梁纵向板件采用Q420qD钢,其余钢材采用Q345qD钢。桥面板采用全宽预制的预应力混凝土桥面板,湿接缝混凝土采用超高性能混凝土(UHPC),预制桥面板纵向钢筋外伸长度大于10 d,无需现场焊接或绑扎。板梁连接采用新型灌浆剪力键,钢梁与桥面板通过焊钉连接件、槽口、高强砂浆填充料、注浆孔、通气孔以及橡胶条,形成一个完全连接的整体。钢梁采用临时支架分段吊装施工,预制桥面板采用先吊装结合正弯矩区桥面板后负弯矩区桥面板的顺序铺设。对结构进行强度、稳定和变形分析,结果均满足设计要求。

波形钢腹板组合梁桥异步施工控制探析

为明确采用异步施工法进行波形钢腹板组合梁桥施工时在施工阶段及成桥后线形、应力控制要点,以某跨河桥梁为例,应用MIDAS/Civil有限元软件构建桥梁上部结构分析模型,对异步施工与普通悬浇施工受力、位移等展开模拟与比较;进而对异步施工过程中关键控制截面顶底板位移及应力模拟值和实测值进行对比分析。结果表明,在加强施工线形及应力控制后,波形钢腹板组合梁桥异步施工法下荷载分布更为合理,在施工工效、结构安全及经济性方面均具有显著优势。

大跨径钢-UHPC组合梁桥设计与整体受力分析

嘉兴市市区快速路环线工程跨越京杭大运河地面老桥龙凤桥,采用跨径布置为65 m+95 m+65 m的大跨径钢-UHPC连续组合梁方案,该方案在设计、施工和经济性方面都具有较显著的优势.采用Midas Civil 2021软件建立桥梁空间有限元模型,在承载能力极限状态和正常使用极限状态下各项验算均满足规范要求,可以为类似桥梁设计提供参考.

钢-UHPC组合梁桥负弯矩作用下的设计优化

负弯矩区开裂是钢混组合梁桥的主要技术难题,利用钢-超高性能混凝土(UHPC)可以显著改善甚至规避钢混组合梁桥负弯矩区的开裂问题。本文基于钢-UHPC组合梁数值分析,研究了不同设计参数对钢-UHPC组合梁桥在负弯矩作用下的极限承载能力和开裂弯矩的影响。研究结果表明,采用一定厚度的UHPC和普通混凝土组合的方式可以显著改善结构的抗裂性能,而增加UHPC强度等级、厚度尺寸以及栓钉的直径对于刚度和极限抗弯承载能力并没有显著影响。这些结果可以为钢-UHPC组合梁桥的设计提供优化参考。

市政大跨径简支钢混组合梁桥总体设计

针对城市高架桥梁跨越横向道路常用的简支60 m大跨径槽型钢混组合梁桥,对横断面梁片数布置、不同施工方案、降低桥面板收缩徐变措施进行分析.结果表明:(1)少主梁设计相较于多主梁设计经济性更好,但跨中上翼缘板厚会增加较多.(2)设置2个临时支墩,基本可实现钢筋混凝土共同承担一期恒载的效果.(3)与少支架施工相比,整体吊装虽方便施工,但大大提高了钢材的用钢量.(4)无支架施工时,预制桥面板在90 d的存放龄期下,频遇组合可降低混凝土桥面板30%的轴向拉力.

装配式建筑预制工字形钢板组合梁设计与应用研究

研究装配式建筑中预制工字形钢板组合梁的设计与应用。首先,对预制工字形钢板的设计进行了详细分析和研究。通过对不同厚度、不同长度和不同边缘形状的工字形钢板进行测试和对比,确定了合适的设计参数。其次,利用ABAQUS有限元软件对装配式建筑预制工字形钢板组合梁柱进行有限元分析,验证采用有限元模拟的准确性及真实性。结果表明,在装配式建筑中采用预制工字形钢板组合梁,可以大幅提高工程施工的效率和质量。

高速公路钢板组合梁结构设计研究

钢板组合梁因具有构造简单、施工方便、结构轻巧的特点,在国内高速公路桥梁上的应用越来越广泛,一方面能够很好地适应工业化建造的要求并能满足桥梁的受力要求,另一方面钢板组合梁也具有良好的经济性。然而,在桥面板施工期及运营期的裂缝问题是制约钢板组合梁发展和运用的关键。以杭绍甬高速公路杭绍段为研究背景,对钢板组合梁的使用情况、设计参数进行了介绍,并分析了混凝土桥面板中支点处裂缝、现浇湿接缝施工期收缩裂缝产生的原因及控制措施,最后给出了基于标准化设计的混凝土桥面板设计方案。

组合梁桥栓钉抗剪连接件的性能对比分析

本文利用ABAQUS有限元仿真软件对两种不同的抗剪连接件进行仿真模拟分析,并将结果进行了对比。研究证明,传统式焊接抗剪连接件模型与装配式抗剪连接件模型变形基本一致,均为弯曲变形;由于焊接的栓钉相较于装配式连接的栓钉,其连接处的刚度及脆性较大,故焊接的栓钉的变形及受力相对较大;从荷载-位移曲线可知,两种构件的曲线走势相似,在加载前中期变化基本一致,在加载后期装配式栓钉连接件表现出较好的承载能力。

钢-混叠合梁斜拉桥主梁施工方案优化探讨

为确定结构受力较优、施工工期较短的钢-混叠合梁斜拉桥施工方案,以某公路桥梁为例,应用MIDAS/Civil软件构建其主桥受力模型,对原施工方案展开分析的基础上,提出3种优化方案,并从结构受力、工期等方面进行比较。结果表明,方案3下索力张拉时机不变,并将原单节段循环施工调整为双节段循环施工,在湿接缝浇筑后进行斜拉索二次张拉,该处理方式能较好降低桥面板拉应力并缩短工期,可在此类桥梁工程中推广应用。