火灾对中承式拱桥钢-混组合桥面板结构性能影响分析

以某中承式拱桥为研究对象,采用火灾动力学软件FDS对中承式拱桥钢-混组合桥面板在桥下跨中位置2 m处发生油罐车火灾场景下的温度场进行研究,同时运用ABAQUS有限元软件对钢-混组合桥面板进行热-结构耦合分析,研究火灾作用下中承式拱桥钢-混组合桥面板的结构性能。结果表明:当桥下跨中位置发生火灾时,桥面板跨中部位温度场最高,达1120℃,远离跨中构件温度逐渐下降;火灾作用下桥面板出现严重形变,随火灾时间增长,跨中竖向形变达到331.80 mm;钢梁Mises应力变化云图显示钢梁受火后离火源越近位置应力发展越快,高应力区域主要集中于火源附近的构件上,最大应力可达到323.65 MPa。

大跨度铁路钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂措施研究

为研究铁路荷载作用下大跨度钢-混组合梁负弯矩区桥面板开裂情况及抗裂技术,以某主跨168 m的铁路钢-混组合连续刚构桥为背景,采用MIDAS Civil软件对桥面板受力情况进行建模分析,并开展抗拔不抗剪连接件技术及预应力技术对桥面板抗裂性能影响的研究,结合抗裂措施工作原理及施工可行性,提出适用于减小负弯矩区桥面板裂缝宽度的实施方案。结果表明:采用普通栓钉连接、桥面板常规配筋条件下的钢-混组合梁,运营阶段主力及主力+附加力工况下负弯矩区桥面板裂缝宽度均不满足规范要求;墩顶处桥面板与0号块固结及非固结2种形式下,抗拔不抗剪连接件桥面板抗裂方案均不适用,抗拔不抗剪连接件的适应性受桥面板与0号块连接构造及桥面板整体与钢桁架上弦杆顶面连接形式影响较大;对桥面板配置纵向预应力筋能有效降低拉应力水平,设后浇带预应力筋张拉方案负弯矩区桥面板最大拉应力较桥面板浇筑成型后张拉预应力筋方案更低,更能充分发挥预应力效应,且便于工程实施,建议工程应用中宜控制湿接缝占比小于10%,预应力筋锚固断面拉应力突变值宜控制在2 MPa以内。

桥面板施工顺序对钢-混组合梁桥的受力影响研究及优化

为分析桥面板施工顺序对钢-混组合梁桥成桥受力性能的影响并优化现有的桥面板施工顺序,基于钢-混组合梁桥的受力过程,以交通部颁发的装配化钢-混组合梁通用图为依托,选取3×40 m钢-混组合连续梁桥为对象进行研究。采用桥梁博士软件建立钢-混组合梁桥有限元模型,以桥面板施工工序和结构体系转换时间为变量,分析7种桥面板施工顺序下的结构受力性能。结果表明:钢-混组合截面的受力模式分为一次受力状态和分阶段受力状态,其中采用一次受力状态的施工顺序具有施工方便、成桥整体刚度大、钢梁应力小的优点,但存在支点处桥面板拉应力过大的缺点;分阶段受力状态的施工顺序能有效降低支点处桥面板拉应力,但成桥钢梁应力偏大,结构刚度不足。针对采用上述2种受力模式的施工顺序不能兼顾结构成桥性能(钢梁应力、整体刚度等)较优与控制支点桥面板拉应力的问题,提出优化的混合受力状态的施工顺序,该顺序既保留了一次受力状态较优的成桥性能又显著降低了支点处桥面板拉应力,兼顾了上述2种受力模式的优点,可为钢-混组合梁桥的设计和施工提供参考。

钢-混组合体系——中承式系杆拱桥的设计

主跨拱肋为钢结构、边跨拱肋为钢筋混凝土结构、横梁为钢混叠合梁的组合结构体系是一种新型的、特点鲜明的"组合式"中承式系杆拱桥。结合370 m跨(55 m+260 m+55 m)奉化江特大桥工程,介绍钢-混组合体系中承式系杆拱桥的设计分析过程。首先介绍桥梁的总体设计,然后介绍结构静力分析、稳定性分析,以及动力分析的结果,最后提出一些关于此类组合体系-中承式系杆拱桥设计的建议。

预制桥面板存放龄期对钢-混组合梁受力的影响分析

为了研究预制桥面板存放龄期对钢-混组合梁受力的影响,以实际工程中两座跨径为5×35 m和40 m+60 m+40 m的钢-混组合连续梁为例,对比研究混凝土收缩、徐变对成桥状态桥面板轴向拉力和裂缝宽度以及预制桥面板的存放龄期对成桥状态钢梁应力的影响。结果表明,可通过延长存放龄期来减小桥面板的裂缝宽度;预制桥面板的存放龄期对成桥状态钢梁上、下缘的应力都有影响。

大跨长联钢-混组合梁桥面板预制胶拼施工技术

孟加拉国帕德玛大桥主桥上部结构为6×(6×150) m+1×(5×150) m七联大跨度连续钢-混组合梁。公路桥面设有平曲线,桥面板底部设横肋、板内设纵向预应力钢绞线,桥面板剪力钉(环)槽口边缘与钢梁剪力钉(环)间距小,槽口内纵、横钢筋多且与剪力钉(环)间距小,混凝土桥面板的预制、安装精度和质量控制要求高。桥面板分块整幅在预制场匹配预制,桥上通过胶拼连接,然后分区段进行永久预应力筋张拉、孔道压浆、剪力钉(环)槽口混凝土灌注,将混凝土桥面板与连续钢桁梁组合。混凝土桥面板采用长短线结合匹配预制技术,节省了模板和场地投入,保证了预制精度和预制速度;采用架板机拼装、胶拼连接、分区段张拉永久预应力筋、钢梁上铺设滑动层减少预应力张拉损失、灌注剪力钉(环)槽口混凝土进行组合等安装技术,完成了大跨长联钢桁梁桥公路桥面板的安装施工。

考虑钢-混组合梁的大跨度桥梁设计与应用研究

针对大跨度桥梁施工难度大、施工环境复杂等问题,分析了钢-混组合梁大跨度桥梁的设计与施工,并对钢-混组合梁应用过程中的疲劳损伤进行分析。结果表明,随着车重的增大,组合梁各构件的冲击系数和疲劳寿命均逐渐减小,与实际情况一致。

跨高速公路钢-混组合梁桥顶推过程中的受力分析

钢-混组合梁的施工方法众多,顶推施工法是一种经济、方便的桥梁架设方法,可以有效提高组合梁桥的建造质量。区别于一般桥梁的顶推施工,跨高速公路的钢-混组合梁顶推法施工时,通常不设置导梁,利用一部分钢箱梁作为导梁,并且有一部分混凝土桥面板也参与整个顶推过程,因此在顶推过程中钢梁和混凝土桥面板的纵向受力均值得关注。同时本文依托项目为双箱单室的组合梁桥,参与顶推过程的混凝土桥面板横向受力状态也与成桥状态受力差别很大。本文针对上述提到的问题,建立有限元模型,进行整个顶推过程的仿真分析,并给出相应计算结果,可供同类项目参考。

钢-混组合梁混凝土桥面板疲劳寿命评估

为实现钢-混组合梁混凝土桥面板疲劳寿命评估,基于混凝土桥面板疲劳试验数据,结合疲劳损伤累积理论,提出了钢-混组合梁桥混凝土桥面板疲劳寿命评估方法,并以青兰高速主线跨线桥为例,对本文方法进行验证。结果表明,最小二乘法可以较好地拟合试验数据中Fi、Fu、N三者关系,提出的疲劳损伤计算方法计算简便;混凝土桥面板厚度与疲劳寿命成正相关关系,较小厚度增量可以换取较大安全裕度;交通量提升将致使混凝土桥面板疲劳寿命下降,在结构前期设计时应充分考虑桥址所在地交通长期发展规划;考虑轴重频谱后两种不同厚度混凝土桥面板疲劳寿命分别下降12.7%与11.6%,具备条件时应根据实际车流统计结果计算轴重频谱,以便更精确地计算混凝土桥面板疲劳寿命。

清水浦大桥钢-混组合梁混凝土桥面板防裂技术

清水浦大桥为主跨468m的组合梁斜拉桥,钢梁为由纵梁、横梁及小纵梁组成的梁格体系,桥面板分预制(厚27cm)、现浇(厚28cm)2种,为控制桥面板裂缝的产生,研究组合梁桥面板防裂技术。研究得到主要防裂技术有:采取结构设计措施以抵抗局部拉应力,消除桥面板结构性裂缝,如在跨中和边跨尾端桥面板中设置纵向、横向预应力钢绞线,梁上斜拉索用钢锚箱锚固(钢锚箱位于箱形纵梁外腹板外侧),尽量增大预制桥面板面积等;预制桥面板采用聚丙烯纤维混凝土,现浇桥面板采用纤维素纤维混凝土,在低温季节安装中跨合龙段桥面板及塔梁竖向支座等工艺措施;优化桥面板安装工艺及设备,以有效控制施工期裂缝的产生;应用硅化剂防护体系。

连续钢-混凝土组合梁桥面板开裂范围及配筋设计研究

对于连续钢-混组合梁桥,混凝土桥面板开裂区和配筋是设计的重难点。我国相关规范对于钢混组合梁桥面板开裂范围和配筋设计要求较为简单,开裂区范围也采用假定值,不考虑组合梁结构形式和形成过程等因素的影响,与实际结构状态有所偏差。本文结合某工程实例,借鉴欧洲规范提出的开裂范围计算思路,对桥面板开裂区进行计算并指导桥面板配筋设计,旨在为以后连续钢-混凝土组合梁桥面板设计起到借鉴作用。

钢-混组合梁桥桥面板铺装顺序优化设计研究

针对钢-混组合梁桥桥面板铺装中负弯矩区应力较大导致混凝土开裂的问题,以宁夏镇罗黄河特大桥主桥为依托工程,采用单向连续铺装法、双向对称铺装法、墩顶对称铺装法、皮尔格铺装法4种桥面板施工方法对钢-混组合连续梁桥桥面板铺装顺序进行研究,利用有限元分析软件建立全桥模型,模拟施工过程中桥面板铺装顺序,得到墩顶桥面板应力,并计算分析负弯矩区桥面板的最大裂缝宽度。结果表明,4种方法在成桥下钢箱梁的应力相差不大,采用皮尔格法铺装桥面板时,负弯矩区最大拉应力仅为0.2 MPa,最大裂缝宽度仅为0.07 mm,采用该方法能减小墩顶拉应力,有效控制裂缝宽度,确保成桥后结构整体安全、稳定。

钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板徐变效应研究

针对混凝土徐变易引起钢-混组合连续梁桥负弯矩区混凝土桥面板开裂问题,运用Midas/Civil建立6×85m港珠澳大桥钢-混组合连续梁桥有限元模型,分析负弯矩区混凝土桥面板徐变对主梁结构影响的规律。结果表明:混凝土徐变作用下,成桥前3年负弯矩区混凝土桥面板压应力下降较快,10年时最大压应力为-3.2 MPa;成桥10年边跨主梁最大挠度为-17.67mm,其中前3年主梁变形达到93.04%。说明徐变对港珠澳大桥钢-混组合梁桥成桥前3年影响最为显著,成桥10年内负弯矩区混凝土桥面板一直处于受压状态。

山区公路装配化钢-混组合梁桥设计及关键技术研究

为提升山区高速公路钢-混组合梁桥的预制装配化和通用性等技术水平,根据山区高速公路结构和公路荷载特点,提出了一种适用于山区高速公路装配化施工的钢-混组合梁构造形式,并对其设计及关键技术进行研究。山区高速公路钢-混组合梁可采用结构简支桥面连续或结构连续体系;主梁采用将2片工字形钢梁组合为1榀整体预制而形成的工字形榀梁横断面,半幅桥的2车道和3车道分别采用2榀和3榀工字形钢梁横断面;30、40、50 m跨径主梁梁高分别为1.6、2.0、2.5 m;2片工字形钢梁间采用X撑联结系以提高结构的整体性。钢-混组合简支桥面连续体系采用钢-UHPC简支桥面连续构造,避免了普通混凝土连续段混凝土易开裂的问题;在墩顶后浇段一定范围内设置抗拔不抗剪连接件,并采用施加部分预应力的负弯矩区抗裂技术,解决了结构连续体系预应力效率低、负弯矩区混凝土桥面板易开裂的问题;采用架桥机逐孔单榀整体吊装的快速架设施工技术提高了施工效率。该山区公路装配化钢-混组合梁工程应用表明:快速架设的装配化钢-混组合梁不仅极大提高了山区高速公路的建造效率,而且具有较好的经济性和适用性。

钢-混组合梁桥面板-防撞护栏一体化钢模板设计分析

以嘉兴市市区快速路环线工程中某联钢-混组合梁桥施工时需要跨越某汽车4S店实例为背景,设计了桥面板-防撞护栏一体化钢模板,施工时先后作为桥面板和防撞护栏混凝土浇筑模板,可有效防止桥面坠物并保证施工安全。结合工程特点,对一体化钢模板进行了参数化设计,证实了该类型模板的适用性,得出了具有一定参考价值的结论。

钢-混组合梁桥混凝土桥面板防裂施工问题探讨

以某钢-混组合连续梁桥为例,分析了组合梁桥混凝土桥面板裂缝可能产生的原因,并对此类梁桥桥面板防裂施工进行分析探讨,并得出混凝土桥面板防裂施工措施。梁桥施工结果表明,桥面板结构裂缝的消除应采取结构设计措施以抵消局部拉应力,桥面板采用聚丙烯纤维混凝土材料,并选择低温季节进行中跨合龙段桥面板和塔梁竖向支座等的安装,并均匀喷涂硅化养护剂,有效防止组合梁桥混凝土桥面板裂缝的发生。

工字钢-混凝土板组合梁在跨线桥改造中的应用

以某高速公路跨线桥改造工程为背景,阐述了工字钢-混凝土板组合梁桥的结构设计及其特点,运用允许混凝土桥面板产生裂缝的设计理念,通过采取合理的施工顺序和配筋设计等措施,减小了中墩桥面板负弯矩大小,控制了桥面板裂缝宽度,提高了结构的耐久性,为同类桥梁设计提供参考。

浅谈改善钢-混组合梁桥负弯矩区桥面板耐久性的方法

钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂性能直接影响桥梁整体耐久性。采用了桥面板分期浇筑、负弯矩区施加纵向预应力和支点顶升等措施改善其抗裂性能,具有良好的效果,并结合空间有限元分析进行了验证。

等厚超薄T型肋钢-混组合桥面板力学性能研究

为研究等厚超薄T型肋钢-混凝土组合桥面板应用在桥梁负弯矩区段的受力性能,进行了足尺模型静力试验,测试了负弯矩作用下桥面板破坏全过程的变形、应变、混凝土裂缝、极限承载力等。研究结果表明:该新型钢-混凝土组合桥面板负弯矩受力呈典型弯曲破坏模式,受载符合平截面假定,板重量和负弯矩承载能力是常规钢-混凝土组合桥面板的约72%和1.36倍。在试验结果的基础上,建立了等厚超薄T型肋钢-混凝土组合桥面板的负弯矩承载能力实用计算公式,试算对比表明该公式具有工程适用性。

钢混组合梁宽桥的箱室划分研究

为研究钢混组合宽桥的最优箱室划分方法,分别从桥梁纵向受力、桥面板横向受力以及相关工程措施等角度,采用控制变量法,依照现行桥梁设计规范,对组合梁案例进行了计算和分析,得出了较为经济、合理的组合梁宽桥箱室划分方法和建议参数值。