Experimental research on mechanical properties of prestressed truss concrete composite beam encased with circular steel tube

Tests of 4 simply supported unbonded prestressed truss concrete composite beams encased with circular steel tube were carried out. It is found that the ratio of the stress increment of the unbonded tendon to that of the tensile steel tube is 0.252 during the using stage,and the average crack space of beams depends on the ratio of the sum of the bottom chord steel tube's outside diameter and the secondary bottom chord steel tube's section area to the effective tensile concrete area. The coefficient of uneven crack distribution is 1.68 and the formula for the calculation of crack width is established. Test results indicate that the ultimate stress increment of unbonded tendon in the beams decreases in linearity with the increase of the composite reinforcement index β0. The pure bending region of beams accords with the plane section assumption from loading to failure. The calculation formula of ultimate stress increment of the unbonded tendon and the method to calculate the bearing capacity of normal section of beams have been presented. Besides,the method to calculate the stiffness of this sort of beams is brought forward as well.

带钢筋桁架楼承板的PRC连梁抗震性能试验研究及数值分析

为适应超高层建筑以及现代工业化住宅建筑体系迅速发展的需要,提出了一种带钢筋桁架楼承板的新型钢板-混凝土组合(plate-reinforced composite,PRC)连梁。通过拟静力试验,分析了不考虑楼板作用、带普通钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)楼板及带钢筋桁架楼承板PRC连梁的破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等。在此基础上,采用ABAQUS软件分析在不同峰值荷载作用下钢筋桁架楼承板PRC连梁的混凝土、钢板和钢筋骨架的应力发展情况。研究结果表明:钢筋桁架楼承板的设置能显著提高小跨高比PRC连梁的受剪承载力、耗能能力和延性,设置楼板能显著提高连梁的峰值荷载,且带钢筋桁架楼承板对PRC连梁承载力的提升比带普通RC楼板更强,其连梁试件PRC-S3的正向峰值荷载比不带楼板连梁PRC-NS1和带普通RC楼板连梁PRC-S2分别提升了31%和18%,但带楼板连梁在梁板交界处产生通缝之后连梁的刚度退化较为严重;带钢筋桁架楼承板的PRC连梁具有优越的耗能能力,在连梁跨度范围内均出现了显著的对角压杆,主压杆及其衍生压杆共同构成桁架作用来承受剪力;楼承板桁架上下弦钢筋以及连梁纵筋均在连梁根部位置出现应力集中,且连梁试件PRC-S3破坏点对应的累积耗能是不带楼板试件PRC-NS1的1.39倍。

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

暮坪湘江特大桥拱梁同步施工技术及爬拱起重机设计

受现场条件制约,钢桁拱桥在架设过程中经常遇到在桥梁侧面90°取梁,若采用常规施工方案通常难以兼顾结构的施工安全性与经济性。以暮坪湘江特大桥为工程背景,从桥区现场条件、安装难易程度、架设施工工法、经济性、水文地质条件5个方面综合分析了3种钢梁架设方案可行性,提出采用爬拱全回转起重机进行钢桁拱桥架设的拱梁同步施工技术,并采用有限元分析软件对爬拱全回转起重机在各种不利工况下的安全性进行了评估。结果表明,采用爬拱全回转起重机架设的拱梁同步施工方案简便易行、成本低、安全性高,可确保大桥顺利施工。

济南某复杂综合体结构设计难点研究

济南某复杂综合体项目由两座约90m高塔楼+大底盘商业裙房+低区U形幕墙+高区拱形连桥组成,高区连体建筑采用铅芯橡胶隔震支座与塔楼相连,低区采用两端固定铰支座与塔楼相连,为大底盘多塔复杂连体结构。塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,高区拱形连桥采用钢结构空腹桁架结构体系,低区U形幕墙采用劲性索体系。针对工程特点,着重阐述了大底盘裙房不分缝可行性及低、高区弱连体的合理支座形式,提出了采用两端固定铰U形劲性索的弱连体新形式。结果表明:低区U形幕墙采用两端固定铰连接形式,高区连桥采用铅芯橡胶隔震支座连接形式均能较好地实现弱连接,保证塔楼和连桥的抗震性能。

浅圆仓超高仓顶结构支模体系施工技术

杭州市仁和粮食储备库建设工程浅圆仓仓壁采用滑模施工,仓顶结构部分属于大跨度超高支模。通过设计复核计算,采用贝雷梁钢桁架平台支撑体系和滑模整体拖带锥壳伞状钢网架平台支撑体系作为上部仓顶结构支模架支撑操作平台,大大降低了施工高度及施工难度,保证了施工安全,提高了施工效率,取得良好的经济和社会效益。

装配式钢筋桁架简支梁力学性能有限元分析

提供一种新型装配式钢筋桁架梁的设计,采用蛇形腹筋代替传统箍筋,利用有限元软件ABAQUS对四个模型的受力性能进行分析。研究蛇形腹筋与底部纵筋形成的不同角度,以及梁在两种荷载形式下的力学性能。对比分析了传统钢筋混凝土简支梁与新型钢筋桁架简支梁的承载力、挠度、裂缝发展和经济效益。结果表明,相较于传统钢筋混凝土梁,新型装配式钢筋桁架梁的抗弯和抗剪承载力均有所提高,钢筋用量大幅度减小。在保证结构安全性和可靠性的前提下,新型装配式钢筋桁架梁结构充分发挥钢筋混凝土结构的优势,节约建设成本,将经济效益最大化。研究结果可对结构专业设计人员提供参考。

铁路上承式连续钢桁梁桥的静力性能

南昆线(南宁—昆明)八渡4号桥主桥结构形式为2×64 m单线上承式栓焊连续钢桁梁桥,侯月线(侯马—月山)浍河特大桥主桥结构形式为3×64 m单线上承式栓焊连续钢桁梁桥,两座铁路桥梁设计图号均为贰桥0003,设计荷载为中-活载。为了检验该类桥梁的承载能力及整体刚度,分析其检验评价方法,对两座桥梁进行了静载试验,并将静载试验数据、理论计算值与规范限值进行比较。结果表明:两座钢桁梁桥的承载能力及整体竖向刚度满足规范要求,测试支座活动正常,符合现有状态下的使用运营要求,但该图号钢桁梁的杆件承载能力储备及梁体竖向刚度储备不高。

双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标研究

针对现行规范未就双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标做出明确要求,基于实验力学及有限元基本原理建立了双层桥面钢桁架连续梁桥的荷载试验计算模型,利用等效荷载原理分别拟定了以弯矩、轴力作为控制指标下控制截面的静载试验加载方案,比较了关键构件在试验荷载作用下的弯矩、轴力加载效率,明确了双层桥面钢桁架连续梁桥的静载试验的控制指标。研究结果表明:在边、中跨最大正弯矩工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件轴力的加载效率最小为1.024,最大为1.259;在边、中跨最大轴力工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件弯矩的加载效率最小为0.603,最大为0.992;为确保结构安全,建议双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验应以弯矩作为控制指标。该研究成果对于双层桥面钢桁架梁桥的静载试验提供了一定参考。

上跨石津干渠钢桁梁施工技术研究

顶推施工技术是桥梁建设中常见的施工技术之一,它可以有效地解决新建桥梁跨越既有沟渠、线路等复杂的施工环境问题。石家庄市复兴大街市政化改造工程中涉及到一联跨越石津干渠的钢桁梁施工项目,具有一定的施工难度,以该项目为背景进行顶推施工关键技术研究。该文重点阐述钢桁梁拼装与顶推的施工流程,以及施工过程中的相关注意事项,重点对顶推过程中的导梁及成桥后的钢桁梁进行施工过程仿真分析。分析结果表明,顶推过程中,钢导梁的最大应力σ=144.7 MPa,最大变形u=206.7 mm;成桥后钢桁梁的最大拉压轴向应力均发生在主桁架上,大小分别为σ拉=187.6 MPa、σ压=199.9 MPa,在恒载、活载作用下桥面系的位移分别为u恒=55.2 mm、u活=25.6 mm。以上均满足相关规范要求,为类似施工项目提供参考和借鉴。

大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术研究

以重庆市新九中路主线桥为研究对象,提出大跨度钢桁梁跨既有线桥梁工程箱梁顶推施工技术。考虑到箱梁顶推过程中临时墩受力情况,得出最优的临时墩布置方案,并采用钢管立柱形式连接临时墩。按照最大顶推跨径的0.6~0.8倍,加工具有变高度工字形断面的导梁结构,并通过预埋段浇筑、导梁横连、高强螺栓拧紧等方式实现导梁整体安装。在临时墩上方放置滑道和滑块,完成顶推滑动装置的整体搭建。借助多台智能步履式千斤顶和电子计算机自动控制平台,进行多点同步箱梁顶推施工,并通过带有纠偏导向轮的限位装置实现顶推施工纠偏处理。根据施工结果,运用该顶推技术建设完成的箱梁梁体中线偏差总是低于2 mm,很好地满足了大跨度桥梁工程箱梁施工要求。

大跨度钢桁梁桥中跨双悬臂施工稳定性研究

大跨度钢桁架以其材料利用率高、自重轻、跨越能力强等优势被广泛应用在桥梁施工技术中。文章依托夏深铁路某特大桥双悬臂对称施工项目,详细介绍了主桥中跨钢桁架双悬臂架设的总体布置方案和施工方法,通过Midas Civil有限元软件对中跨双悬臂对称施工过程中的稳定性进行了数值分析,研究了最不利荷载下钢桁架的应力、支座反力和节点受力的变化规律。研究结果表明:施工中应采用墩旁托架和临时杆件固定钢梁,注意杆件安装后的吊机迁移、不平衡荷载控制和挠度监测,以确保施工安全。在横向和纵向风荷载作用下,主梁结构应力分布存在明显差异,最大应力出现在上弦杆和下弦杆的特定位置。此外,临时杆和墩旁托架的内力分布表明,无论横向或纵向风载,内力极值总出现在外侧结构处,需要对其进行加固处理。研究结果为大跨度连续钢桁桥主梁悬臂施工提供了理论和实践指导。

大跨度悬索桥节段钢桁梁之间施工连接方案比选

大跨度悬索桥在施工过程中节段钢桁梁之间的连接方式对桥梁结构的安全和进度起着至关重要的作用,采用合理的连接方式,可以保证设计成桥状态的实现,又能保证施工期桥梁结构的安全受力和施工平稳,同时还能优化工序,缩短施工工期。依托贵州金烽乌江大桥,根据逐段铰接法、逐段刚接法及钢铰混合法制定了5种不同的施工方案,对不同方案下的受力和变形进行了对比分析。结合工程现场实际要求,选用方案Ⅱ指导施工,实际采集得到最大应力为-61.3 MPa,最大索力为1743.6 kN,加劲梁整体线形变化平缓,满足了施工过程中的结构安全要求。

钢桁架梁桥在援外山区工程中的应用研究

文章结合工程实例,通过对桥型和技术要点进行分析,研究了钢桁架梁桥在援外山区工程中的设计关键技术,得出钢桁架梁桥具有轻质高强的特性,以及优异的跨越能力、快捷的施工速度,具备较高的工厂化、标准化、装配化建造水平,在援外山区工程中具有广阔的应用前景。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

双层钢桁架梁桥静力与动力特性分析研究

青浦大道主桥为双层钢桁架连续梁桥,上层桥梁跨径组合为(67+86+67)m=220 m,桥宽为24.6 m;下层桥梁跨径组合为(61+86+61)m=208 m,桥宽为35.75 m。以该桥为研究背景,介绍了该桥梁总体设计方案,建立了有限元数值模型进行计算,对其静力特性、自振特性、人行舒适性进行分析。结果表明,钢桁架结构受力可满足规范要求,结构设计合理。其研究过程及结果可供其他工程项目同类桥型参考。

江汉湾桥两种钢拱安装方案的建安费对比

随着国民经济的发展,对于桥梁的形式,人们在安全实用的基础上,增加了对美的追求。近年来,拱桥因造型优美受到了人们的广泛青睐。然而,目前的市政定额体系对大跨度钢桁拱桥的费用测算实例较少,因此通过结合江汉湾桥实际情况,运用造价软件对大跨度钢桁拱桥的工法进行分析,对比架梁吊机施工和缆索吊机施工两种不同工法的建筑安装工程费用,分析两种工法在缆索吊、码头、栈桥、平台等方面的差异,为今后大跨度钢桁拱施工方案的选择提供参考。

冷弯薄壁C型钢组合桁架梁受力性能试验研究

随着我国绿色建筑发展的不断推进,轻钢结构开始展露头角。冷弯薄壁型钢作为新型建筑材料,在轻钢建筑中仍有较大的发展空间,因此对冷弯薄壁型钢的受力性能进行分析具有一定程度的工程价值。首先开展C型钢组合桁架梁承载力和变形实验,在此基础之上利用ABAQUS建立C型钢组合桁架梁有限元模型,分析有无缀板、自攻螺钉等因素对于组合桁架梁承载力的影响。本文的实验结果表明裸露的骨架梁由于自攻螺钉的剪切而损坏,最终的承载能力取决于螺钉的抗剪能力;缀板的加固对提高梁的承载能力有着显著的影响。

钢桁梁栈桥节点连接处理及有限元分析

利用MIDAS/Civil建立钢桁梁有限元模型,对杆件节点采用不同的连接处理,并在实际钢桁梁各杆件位置埋设应变监测元件,将实测值与计算值进行对比分析,从而验证模型建立的正确性。结果表明,通过对各节点采用不同的连接处理,并考虑杆件截面锈蚀削弱,各杆件在单工况下实际应力及变形与计算值较吻合,能够为同类型钢栈桥计算提供一定借鉴。

白居寺长江大桥钢桁梁制造及精度控制关键技术研究

文章针对白居寺长江大桥制造过程中的重难点,为保证钢桁梁杆件的制造质量及节段拼装精度,对弦杆及锚固单元等重点构件制造精度、重要焊缝的焊接质量控制、试拼装精度控制等关键技术进行了研究,并应用于钢桁梁制造全过程,有效地解决了钢梁制造质量和精度控制难题,实现了项目的质量目标。