新型空心管状翼缘钢板组合梁设计理念与力学性能

工字钢组合梁桥正朝着少主梁、精简横向联系的方向发展。与传统多主梁复杂横向联系组合梁桥相比,双主梁桥由于采用了开口截面的结构形式,极大地削弱了其抗扭能力,在偏载作用下会产生较大的变形及翘曲应力,使钢主梁处于弯扭耦合的受力状态。空心管状翼缘钢板组合梁采用空心钢管取代传统的平板上翼缘,提升了稳定性,改善了结构性能。本文通过理论分析和实体有限元法的计算,研究了单梁在自重与横向风荷载作用下的稳定性;对非组合截面的组合体系下的稳定性能进行了分析与比较,并分离出扭转翘曲应力和纵向正应力,研究了不同跨径下扭转效应的影响。最后,对横向联系、加劲肋的影响进行了分析。研究结果表明,空心管状翼缘钢板组合梁桥扭转刚度大于传统工字形截面组合梁扭转刚度,自身横向稳定性好,并且需要较少的横向联系与加劲肋,可实现单梁吊装,避免采用过多临时加固及支撑措施,提高施工效率。

双工字钢板组合梁桥的时变体系冗余性评估

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性的影响因素及变化规律,揭示了双工字钢板组合梁桥冗余性不足的内在原因.结果表明:横向刚度和主梁延性是影响钢板组合梁桥体系冗余性的主要因素,横向传力刚度越大,主梁延性越高,则结构体系冗余性越强;与典型多主梁体系相比,双工字钢板组合梁桥的横向传力刚度降低约24%,导致结构冗余度降低约55%;材料劣化引起的主梁延性退化会导致冗余度在寿命周期最大下降约25%.

疲劳荷载作用下钢-混组合梁界面滑移对其性能影响研究

为分析界面滑移对钢-混组合梁疲劳性能的影响,在考虑界面滑移影响的栓钉疲劳刚度退化模型基础上,提出考虑界面滑移损伤的钢-混组合梁疲劳性能分析方法,以某工字钢-混组合连续梁为背景开展缩尺模型试验,建立考虑界面滑移损伤的钢-混组合梁疲劳性能分析模型梁,对比分析疲劳加载过程中试验梁与模型梁的疲劳性能,并进行界面滑移系数影响因素的参数分析。结果表明:疲劳荷载作用下,钢-混组合梁中钢梁下翼缘发生开裂,并最终导致组合梁失效,加载过程中钢-混组合梁跨中挠度及界面残余滑移均呈现明显的三阶段特征;模型梁跨中挠度及界面残余滑移随加载次数的变化趋势分析结果与试验梁吻合良好,验证了考虑界面滑移损伤的钢-混组合梁疲劳性能分析方法的可行性;疲劳荷载作用下钢-混组合梁界面滑移将引起钢梁中应力增加,从而降低组合梁疲劳寿命,建议在疲劳寿命预测中引入界面滑移疲劳折减系数,建议其取值为1.2。

桥梁钢箱梁腹板设计研究

为达到强化桥梁整体性能的目的,以某公路桥梁四跨变截面钢箱连续梁桥结构为例,结合某桥梁工程项目的基本情况,详细总结了案例工程项目中桥梁钢箱梁腹板设计方案,并对其中的结构设计思路、部件计算等相关内容展开进一步研究。最终的结构验算结果证实,该研究提出的桥梁钢箱梁腹板设计方法有助于提升案例桥梁的整体稳定性,值得进一步推广。

大跨独塔钢箱梁斜拉桥合理纵向约束体系研究

大跨独塔双跨钢箱梁斜拉桥结构相对较柔,宜寻求一种合理约束体系方案,以提升结构竖向刚度并兼顾其抗震性能。文中依托某240+240 m独塔钢箱梁斜拉桥,开展纵向传力机理研究,对独塔双跨和辅助墩2种结构体系在不同纵向约束条件进行静、动力和抗震性能参数分析,并对独塔双跨体系5种纵向约束方式进行比选。结果表明,采用较强的纵向约束可以较好改善主梁纵向位移过大和竖向刚度不足的问题。提出了一种限位剪断+阻尼器的纵向约束方式,并总结剪断力合理取值方法,经验证,该约束较好地兼顾了静力工况和地震工况在不同受力状态下的边界需求,是一种较理想的纵向约束体系。

一种新型预应力钢箱梁桥

本文以哈尔滨市一公路桥修复工程为背景,介绍预应力钢箱梁的计算方法.文中所建立的简支索梁的基本概念及其假设和方程,为模型试验和实桥检测所验证.文中还推得张索对梁刚度提高系数,亦称张力参数,并建立其控制式,便于设计应用.

预应力钢-混凝土组合双向楼板的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法 ,对预应力钢混凝土组合单向楼板和双向楼板进行了空间受力全过程分析 ,并通过改变预应力筋配置进行了参数讨论 .分析结果说明 ,相对于钢混凝土组合单向楼板 ,组合双向楼板的承载力可以提高 1 3 3 % ,刚度可以提高 66% .而施加预应力后 ,承载力还可以继续提高 .

铁路上承式钢板梁桥横向刚度加固

以提高上承式钢板梁横向自振频率为依据，提出了加固钢板梁横向刚度的多种方案，并运用板壳有限元理论，用大型有限元ＳＳＡＰ９３程序进行了动力模态和空间静力分析，对各种加固方案的可行性进行了分析。结果认为，同时进行上、下平纵联加固和钢板加固对提高钢板梁的横向自振频率效果最好。

铁路连续钢桁梁桥横向刚度限值分析

基于列车 -桥梁时变系统随机振动分析理论 ,按照桥上列车脱轨安全系数和司机、旅客舒适度的要求 ,对铁路连续钢桁梁桥横向刚度限值 -桥梁容许极限宽跨比 B/L 进行了分析 。

波纹钢腹板组合箱梁偏心增大系数计算方法

为了简化计算波纹钢腹板组合箱梁在汽车偏心荷载作用下的变形和内力,针对波纹钢腹板组合箱梁抗扭刚度较弱,在偏心荷载作用下会产生较大扭转和畸变变形的特点,参考普通混凝土箱梁偏心增大系数的计算原理和方法,针对等高度和变高度2种结构形式的波纹钢腹板箱梁,推导了单位扭矩作用下扭转角和畸变角的解析计算公式,得到了考虑畸变变形情况下波纹钢腹板组合箱梁偏心增大系数的理论计算公式。结合某模型试验结果可以看出,实测值与理论计算值比较接近,误差范围为0.5%12.3%,说明了所推导理论公式的正确性。并且,把试验数据与普通混凝土箱梁偏心增大系数经验值相比较,说明了波纹钢腹板箱梁抗扭刚度较低,由箱梁扭转和畸变会引起较大的偏心增大系数,从而会引起较大的变形和内力,在实际设计中应引起充分重视。

波形腹板钢箱‐混凝土组合梁桥的自振特性分析

为了获得波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥振动频率的简化计算方法,首先,在综合考虑箱梁的剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形效应的基础上,运用势能驻值原理推导出波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥的单元刚度矩阵;其次,根据所推导的单元刚度矩阵和单元质量矩阵,采用Matlab软件编写波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥振动频率计算的求解程序;最后,对振动频率求解程序的收敛速度和计算效率进行了分析。研究结果表明:振动频率求解程序所得的频率值与ANSYS空间有限元值和实测值吻合良好;采用振动频率求解程序计算频率时只需较少的单元数量,即可达到较高的计算精度;大大缩短了振动频率求解的计算时间,提高了计算效率,避免了ANSYS空间有限元模型建立和求解的复杂性,为工程中该类桥型自振特性分析提供了一种简便方法。

多因素影响下钢-混连续组合梁的挠度计算分析

为精确计算钢-混凝土连续组合梁的挠度,在综合考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应及组合梁剪切变形影响的基础上,运用能量变分法推导出了钢-混凝土组合梁挠度计算的平衡微分方程,并给出了相对应的边界条件.通过引入均布荷载作用下钢-混凝土两跨连续组合梁的边界条件,求得了考虑滑移效应和剪切变形效应下组合梁的挠度计算公式,并对计算公式的正确性进行了验证.对钢-混凝土连续组合梁挠度做进一步分析表明:滑移效应会降低钢-混凝土连续组合梁的刚度,使组合梁产生附加挠度,并且会在中支点处引起梁负弯矩的增加,对混凝土板的受力产生不利影响.层间滑移位移随剪力连接件抗剪刚度的增大而减小,当剪力连接件抗剪刚度小于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较大,对总挠度的影响也较大,应当考虑滑移效应对组合梁挠度的影响;当剪力连接件抗剪刚度大于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较小,对总挠度的影响也较小,可以忽略滑移效应对组合梁挠度的影响.

装配式波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥动力特性分析与试验研究

为了研究波形钢腹板的剪切变形和箱梁的剪力滞效应对波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥自振特性的影响,运用势能驻值原理推导出波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的单元刚度矩阵。根据所推导的单元刚度矩阵,采用MATLAB软件编写了自振特性的求解程序,计算了波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的自振频率和振型。对波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的自振频率的影响因素进行了分析。结果表明:钢底板的厚度对竖向基频的影响较大,而波形钢腹板的厚度对竖向基频的影响较小;随着自振频率阶数的升高,钢底板的厚度对自振频率的影响程度依次减弱,而波形钢腹板的厚度对自振频率的影响程度依次增强;自振特性的求解程序需要的单元数量较少,大大缩短了自振特性的求解时间,提高了计算效率,研究结果可为该类桥型的自振特性的分析和计算提供参考。

郑万铁路大宁河大桥设计关键技术

郑万铁路大宁河大桥主桥采用一跨282 m的中承式钢筋混凝土拱桥。主拱拱脚采用新型大直径斜桩+竖桩基础,能更好地与地形地质匹配,结构更经济、更环保;主拱圈采用2个平行单箱单室拱肋,由劲性钢管混凝土骨架外包C55无收缩混凝土构成,拱圈劲性骨架采用钢管混凝土桁架拱结构,通过外包混凝土特殊分层分段方案改善拱圈各构件的内力;主梁采用钢混连续结合梁,双纵肋形截面;桥面由预制混凝土板和现浇混凝土层两部分组成,既可以省去桥面现浇层的模板,又能加强主梁的整体性;吊杆采用Φ7 mm平行钢丝成品索;在拱肋横梁支座处设置专门研发的钢棒式阻尼器,在正常使用及地震作用下对结构进行适度约束。采用有限元法对全桥及各结构进行受力分析,结果表明:全桥满足安全及舒适性要求;主拱桩顶及承台应力分布较复杂,与普通群桩基础有很大不同;拱圈强度及裂缝宽度满足规范要求;拱圈外包混凝土、劲性骨架钢管及管内混凝土的承载能力均得到充分发挥。

基于车桥耦合的钢-混结合段刚度平顺性分析

为了研究混合梁桥结合段动力平顺性问题,针对某混合梁独塔斜拉桥,将结合段按刚度等效换算为同一种材料,建立桥梁有限元模型;基于9个自由度的三轴车辆模型,根据规范规定的路面粗糙度谱,用三角级数法模拟了B级粗糙度样本,采用Newmark-β法求解车桥系统运动方程,建立了汽车-桥梁垂向耦合振动仿真模型.在此基础上,编制了车桥耦合振动分析程序,求解了桥梁结合段和车辆的动力响应.研究结果表明:路面粗糙度下降一个等级,桥梁结合段竖向加速度增加一倍;从动力性能角度分析,钢-混结合段钢格室全填充时的刚度平顺性略优于半填充时的刚度平顺性.

高速铁路大跨度钢桥无砟轨道适应性研究

为了解在高速铁路大跨度钢桥上应用无砟轨道的适应性,以铜陵公铁两用长江大桥为背景,采用有限元法对桥梁结构的整体竖向刚度指标、轨道几何形位及桥面局部刚度进行了分析,通过结构设计方案优化来控制梁端竖向转角、减少梁端横向变位差。结果表明:梁体变形平缓、线形平顺,竖向刚度指标好;轨道竖向、横向变形曲线平缓,轨面平顺性好,轨道几何形位满足要求;设置纵、横梁的正交异性钢箱桥面显著提高了桥面局部刚度;布置90 m锚跨,梁端钢箱桥面设置纵腹板,可将梁端转角控制在1‰rad以内;引桥箱梁采用整体隔墙,将梁端横向变位差控制在1 mm以内;大桥具备铺设无砟轨道的条件。

横向抗震挡块对桥梁抗震性能的影响分析

为了研究横向弹塑性挡块对梁式桥横向抗震性能的影响,以一典型梁式桥为工程背景,应用非线性时程方法分析比较了墩梁之间横向固结、横向无水平约束、采用弹塑性钢挡块三种约束方式下结构的地震响应。研究表明:假设墩梁之间横向固结会导致较大的墩柱横向地震内力响应,而假设墩梁横向无水平约束导致较大的墩梁横向相对位移,增加落梁风险。采用弹塑性钢挡块(横桥向弹塑性约束)可以合理控制横桥向墩梁相对位移和墩柱的横向地震反应。

大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性

为了解大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性,以某铺设双块式无砟轨道的大跨度钢桁梁斜拉桥为研究对象,建立钢桁梁无砟轨道桥面局部精细化模型,分析不同道床板布置情况下轨道整体刚度在桁架节间内的变化规律,对比钢桁梁斜拉桥、普通线路及混凝土简支桥上无砟轨道桥面的轨道整体刚度差异。结果表明:钢桁梁斜拉桥正交异性板桥面的自身刚度变化对轨道整体刚度均匀性有一定的影响,道床板接缝对轨道整体刚度均匀性有较大的影响。

波形钢腹板PC箱梁纵向刚度分析

波形钢腹板PC组合箱梁在轴向预压力作用时能自由伸缩,纵向预应力几乎不再分散到腹板当中,波形钢腹板对由上、下混凝土翼板的徐变、收缩产生的变形将不再约束,从而避免了由于钢腹板的约束作用而造成箱梁截面预应力损失。本文就针对波形钢腹板PC组合箱梁的纵向刚度进行具体分析。

考虑节点刚度的钢桁腹连续箱梁桥多尺度分析

为探究某在建4×60 m钢桁腹-混凝土连续箱梁桥新型桥梁结构的工作性能,建立精细化非线性节点模型,求解节点转动刚度曲线,并通过界面连接关系,建立适用于连续组合桥梁腹杆与负弯矩区受力性能研究的多尺度模型。研究结果表明:考虑组合节点初始转动刚度时,成桥状态腹杆受弯矩较小,可采用节点铰接的简化设计方法;负弯矩区腹板在弦杆和腹杆共同作用下,上部受拉下部受压,应力呈阶梯状分布,其中受腹杆轴力影响最大,应沿主拉应力迹线方向配置预应力钢束;竖向荷载作用下顶板存在正剪力滞效应,节点处顶板存在负剪力滞效应。