变截面波形钢腹板节段梁移梁施工技术研究

对变截面波形钢腹板节段梁移梁施工进行了研究,通过对移梁平台的结构设计及计算分析,采用滚轮移梁架结合卷扬机牵引系统实现了梁段平稳、安全的移运,达到了便捷、高效的施工效果。

节段拼装变截面波形钢腹板连续组合箱梁的剪切性能试验研究

为了研究节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁的抗剪性能,制作两片缩尺试验梁,包括节段拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和相同尺寸的整体浇筑变截面波形钢腹板连续箱梁.通过静力试验和数值分析,得到了节段拼装梁的剪应力分布规律、波形钢腹板承剪比例等.结果表明:在中跨对称加载作用下,中跨1/4位置处节段拼装梁与整体梁波形钢腹板的剪应力沿梁高方向均匀分布,节段拼装梁的剪应力值要大于整体梁的相应值.推导出节段拼装变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算公式,并考虑施工工艺对剪应力的影响,通过与实测值对比验证公式的准确性.两片试验梁的波形钢腹板的承剪比受荷载影响较小,保持一个恒定的比例;两片试验梁在中支座位置处的钢腹板承剪比均为50%,并沿着试验梁纵向方向向两侧不断增大;在中跨1/4位置,节段拼装梁钢腹板的承剪比达到85%以上,整体梁的钢腹板在该位置的承剪比在75%左右,两片试验梁在边跨相应位置承剪比相差不大.将适用于节段拼装混凝土箱梁的AASHTO接缝抗剪强度计算公式乘0.9可用于接缝截面抗剪承载力计算;上述公式值与试验值、有限元结果的误差在5%左右,可以较好地预测钢混组合结构胶接缝的抗剪强度.

单箱双室变截面波形钢腹板组合梁剪应力分析

为了研究单箱双室变截面波形钢腹板组合箱梁(CBBCSW)的剪应力分布规律,分析了单箱双室变截面CBBCSW的顶底板与波形钢腹板(CSW)的承剪问题。基于微元体平衡和切应力互等定理推导了变截面CSW的剪应力计算公式,并与等截面CSW剪应力计算公式进行了对比。对各项剪应力的性质展开了研究,针对变截面CBBCSW的顶底板和参与承剪机理进行了分析,提出了底板承剪比例计算公式。以室内模型试验梁和一座单箱双室变截面CBBCSW为例,采用ANSYS有限元软件分别建立了试验梁与实桥的有限元模型,研究了不同约束体系下,剪应力在CSW上的分布以及顶底板与CSW参与承剪的规律。对比不同荷载情况下,有限元计算结果与理论公式计算结果的差异,分析不同荷载工况对顶底板与CSW参与承剪的影响。此外,分析了横隔板对单箱多室CBBCSW剪力分配的影响。研究结果表明:所提公式的理论结果与试验实测结果和有限元结果吻合较好,且底板参与承剪的比例不可忽视;变截面引起的“附加剪应力”是影响剪力传递的直接原因,弯矩的大小会直接影响底板参与承剪的比例;对称荷载下中腹板与边腹板的剪力分布几乎相同,而横隔板会改变CSW上剪力分配,靠近横隔板处的部位剪应力分布更均匀。研究结果可以为实际工程中变截面CSW的剪应力和承剪比的分析提供参考依据。

波形钢腹板节段梁特大桥施工技术与安全融合管理研究

通过对波形钢腹板特大桥施工全过程的统筹策划,对大型桥梁预制节段拼装施工全过程的施工技术、安全等进行融合管理研究。区别于策划和方案编制阶段以技术条线为主、工程质量验收以质量条线为主、安全设施以安全条线为主的管理方法,各管理条线从项目策划阶段开始,全过程深度参与施工图纸深化、方案过程确定、现场施工规程深化、关键环节综合验收等工作,在节段预制和运输、现场拼装和施工控制方面取得了良好的成效,对后续类似大型项目的实施具有借鉴意义。

大跨径波形钢腹板节段梁悬拼施工工法的应用与优势

文章以南阳湘江特大桥的大跨径波形钢腹板节段梁安装为例,采用了桥面吊机进行波形钢腹板PC组合梁对称悬臂拼装,阐述了波形钢腹板节段梁的结构特点和悬拼施工工法的原理及步骤,总结了该工法的优势,包括施工效率高、周期短,结构强度和稳定性高,节约材料和人力成本,有利于工地现场管理和控制质量等。该工程案例验证了大跨径波形钢腹板节段梁悬拼施工工法的实际应用可行性。

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。

波形钢腹板变截面连续体系梁桥钢腹板承剪分析

为了了解波形钢腹板变截面连续体系梁桥钢腹板的弯曲剪应力及剪力传递效率,基于组合有限元思想,采用有限元软件建立大桥精细模型,首先对组合箱梁拟平截面假定进行验证,然后选取12个控制截面,分析自重、自重＋预应力荷载作用下各控制截面的波形钢腹板剪应力及剪力传递效率。计算结果表明：弯曲作用下变截面波形钢腹板组合箱梁截面满足平截面假定,波形钢腹板中的剪应力沿板厚均匀分布,自重及预应力作用下变截面波形钢腹板组合截面的剪力传递效率为50%~80%,且变截面效应带来的梁高和底板厚变化会使波形钢腹板参数相同的梁段剪力分配比例有明显变化。

变截面波形钢腹板PC箱梁桥的动力特性分析

研究目的:为研究变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥的动力特性的特点,选择已建的变截面波形钢腹板PC箱梁桥——鄄城黄河公路大桥的两跨,按1∶10的比例缩尺制作(3+3)m变截面波形钢腹板PC室内模型试验梁,采用模型试验及ANSYS有限元仿真分析的方法对模型试验梁的动力特性进行研究。研究结论:通过研究得出如下结论:(1)横隔板数量的改变对变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥扭转振动频率的影响较大,对其弯曲振动频率的影响较小;(2)采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中连续梁基频的估算公式对室内试验梁的竖向基频进行了计算,并与实测值及有限元值对比后发现现行规范中连续梁竖向基频的估算公式不适用于该类型桥梁竖向基频的计算;(3)在现行规范估算公式中考虑波形钢腹板剪切变形的影响后,得到了适用于变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥竖向基频计算的修正估算公式;(4)该研究成果可为公路桥梁工程中变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥动力特性的分析提供参考。

变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力及剪力传递效率分析

依据变截面波形钢腹板组合箱梁特点,考虑梁高、底板厚度的变化,从弹性微元段的受力平衡出发,推导钢腹板剪应力计算公式,结果表明,箱梁剪力由混凝土顶、底板和波形钢腹板共同承担,变截面波形钢腹板梁中的剪应力除了由截面剪力引起外,还包括有截面弯矩和轴力引起的附加剪应力;通过与等截面计算公式和有限元数值计算结果对比验证,表明笔者给出的计算公式具有较高计算精度;最后在此基础上考虑3种荷载工况,给出一变截面波形钢腹板箱梁的剪力传递效率.

变截面波形钢腹板组合箱梁腹板剪应力实用计算方法研究

为了计算变截面波形钢腹板组合箱梁腹板中的剪应力及其承剪比,考虑变截面效应,通过弹性微元段的受力平衡方程,计入弯矩和轴力引起的附加剪应力,导出变截面波形钢腹板组合箱梁的腹板剪应力计算公式;依据节段施工的波形钢腹板组合箱梁桥结构的建造特点,考虑节段内梁底线形为线性变化,将公式中各参数的微分运算转化为简单的代数运算,给出实用求解方法;最后通过算例对所推导公式的计算结果与等截面计算公式和有限元数值结果进行对比。研究结果表明:变截面梁的梁高和底板厚度的变化对剪应力有较大影响,波形钢腹板剪应力计算应当考虑变截面效应影响,波形钢腹板剪应力实用计算方法能方便工程应用。

变截面波形钢腹板箱梁剪应力计算理论

在平截面假定和无相对滑移等条件下,基于弹性梁段微元给出了变宽变高波形钢腹板截面剪应力计算理论,认为剪力、弯矩和轴力均会产生剪应力,并且后两者仅仅在变截面产生剪应力.建立了有限元模型,并将传统计算理论和该计算理论与有限元计算结果进行对比,验证了该计算理论的可靠性.

变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力计算研究

为研究变截面波形钢腹板组合箱梁腹板的剪应力计算和承剪比问题,考虑梁底线形变化,选取一个变截面微元段进行受力分析,计入弯矩、剪力和轴力的共同作用,推导变截面波形钢腹板组合箱梁的腹板剪应力计算的通用公式,方便工程应用。为验证公式的准确性,结合一座实际工程,分析集中荷载和自重作用下有限元结果与通用公式计算值的差别,由此获得腹板承剪比例。研究结果表明:通用公式计算结果与有限元结果吻合良好,剪应力计算中变截面效应引起的"附加剪应力"不可忽视;同时钢腹板承剪比受梁底线形变化的影响较大,越靠近根部截面,随着梁底线形指数n的增加,钢腹板承剪比下降迅速;梁底线形采用1.8次和2次抛物线时,在自重作用下,根部截面腹板承剪比在50%左右,与简化计算方法相比腹板的强度和稳定均有很大富余,明显偏于保守。

变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力计算及分布规律研究

利用微元体平衡方程,推导了适用于变截面波形钢腹板组合梁的剪应力计算公式。通过与实体有限元进行比较,说明了推导的公式具有较好的精度。变截面波形钢腹板悬臂梁算例分析表明,变截面梁的剪应力分布规律与等截面梁有较大差异,由腹板承担的部分剪力转移至底板上,使腹板剪应力大大减小,而底板剪应力则显著增加。上述现象也会给变截面波形钢腹板箱梁的挠度计算带来较大影响,值得引起注意。

变截面波形钢腹板弹性整体屈曲计算及几何参数分析

为研究变截面波形钢腹板的抗剪性能,首先,在正交异性板理论和薄板小挠度理论的基础上,运用伽辽金法对波形钢腹板弹性整体剪切屈曲强度的计算公式进行推导;其次,将推导公式计算值与ANSYS有限元计算值及规范公式计算值进行对比分析,并将公式推导值与文献试验值进行对比;最后,运用有限元法研究不同波纹型号、腹板厚度和梁高变化形式对变截面波形钢腹板弹性剪切屈曲性能的影响规律.结果表明:推导公式计算值与有限元值试验值吻合良好,规范公式由于忽略了扭转刚度Dxy对波形钢腹板整体剪切屈曲强度的贡献,规范值计算偏于保守;随着波纹尺寸的增加,剪切屈曲强度总体呈先增大后减小的趋势,其中1600型波形钢腹板的抗剪性能达到最大;随着腹板厚度的增加,剪切屈曲强度逐渐增大;变截面波形钢腹板的剪切屈曲强度大于等截面波形钢腹板的抗剪强度,并且随着梁底与水平方向的夹角β的增大,变截面波形钢腹板剪切屈曲强度增加.所得结论可为变截面波形钢腹板的抗剪设计提供参考依据.

均布荷载作用下变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力的分布与计算

为研究变截面波形钢腹板组合箱梁在均布荷载作用下的剪应力分布规律,运用铁木辛柯经典材料力学理论、微元体的受力平衡及剪应力互等定理,推导了均布荷载作用下处于弹性阶段变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算公式。揭示了变截面波形钢腹板组合箱梁在均布荷载作用下剪应力在梁截面高度方向的分布规律,并与ANSYS三维有限元分析结果进行了比对,结果吻合良好,表明推导的剪应力计算公式具有较高的精度。

单箱双室变截面波形钢腹板组合连续箱梁自振特性试验研究

为研究单箱双室变截面波形钢腹板组合连续箱梁的自振特性,以鄄城黄河公路大桥为原型按照1∶9缩尺制作三跨(2.6+4.8+2.6)m单箱双室变截面波形钢腹板试验梁,通过室内动力试验得到前三阶自振频率和振型。利用ABAQUS软件建立试验梁和等规模混凝土腹板梁有限元模型进行摄动分析,并与试验值对比,分析横隔板和边中跨径比对其自振特性的影响。结果表明:试验梁前三阶自振频率试验值和有限元计算值吻合度良好;试验模型梁的一阶自振频率小于等规模的混凝土箱梁;现行规范关于连续梁桥基频估算公式不适用于此类桥梁,修正公式计算值与试验值相差约12.3%,修正公式计算值误差比规范值小3.4%左右,修正公式更合理;中支点设置横隔板能够有效改善试验模型梁的动力性能;适当增加边中跨径比有助于提高试验模型梁前三阶自振频率。

变截面波形钢腹板内衬混凝土组合梁剪扭性能试验研究

为了研究内衬混凝土对变截面波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转性能的影响,基于模型试验和数值模拟,设计并制作了一个变截面双悬臂组合梁模型,分析了内衬混凝土对变截面波形钢腹板组合箱梁的破坏模态、挠度、剪应力、抗扭刚度的影响,并揭示了不同荷载状态下内衬混凝土与波形钢腹板的承剪比变化规律.试验结果表明:内衬混凝土能显著提高组合梁的抗弯、抗剪及抗扭刚度,明显降低中支点区域波形钢腹板的剪应力,且有限元分析结果与试验结果符合良好;内衬混凝土与钢腹板承剪比随荷载的增加而变化,既有理论计算公式仅适用于弹性阶段.综合考虑结构受力合理性和经济性,实桥设计时两者承剪比可按1∶1进行计算.

变截面波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的比拟杆法求解

为研究变截面波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应,充分考虑该组合箱梁的结构和受力特点,推导加劲杆等效面积和波形钢腹板剪力流的计算公式,建立剪力滞控制微分方程,并基于给定的边界条件对微分方程进行求解,由此建立用于分析变截面波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的修正比拟杆法。选取两根变截面梁作为数值算例,包括单箱单室悬臂梁和单箱三室悬臂梁,对提出的理论方法进行验证,理论解与数值解吻合良好,表明该理论方法可准确分析变截面波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应,且适用于单箱单室和单箱多室截面形式。在此基础上,分析加劲杆个数对修正比拟杆法计算精度的影响,并探讨宽跨比、梁高比和荷载形式等因素对变截面波形钢腹板悬臂箱梁剪力滞效应的影响规律。结果表明:修正比拟杆法的计算精度对加劲杆个数不敏感,但加劲杆个数越多能更好地反映正应力沿横向的分布规律,建议将混凝土顶、底板分别等效为9根和5根加劲杆;随着宽跨比和梁高比的增加,剪力滞效应会更为突出;荷载形式对剪力滞效应有显著影响,并会改变正、负剪力滞区段分割点的位置。

变截面波形钢腹板连续组合箱梁的剪切性能试验研究

为了探究变截面波形钢腹板连续组合箱梁抗剪力学性能,制作了一片三跨变截面波形钢腹板连续梁的缩尺模型,对其在不同加载工况下的抗剪力学性能进行了研究,得到了中跨对称加载、中跨三分点偏载、边跨单点加载3种不同荷载工况下不同断面的剪应力分布规律和荷载-挠度曲线。结果表明:中跨1/4断面波形钢腹板剪应力沿梁高均匀分布,且试验梁的剪力主要由波形钢腹板承担的;对于中支座断面,波形钢腹板的剪应力值沿着梁高方向变小,靠近底板位置的腹板剪应力值略大于该断面腹板其他高度位置的相应值,在设计时,应对该位置的抗剪能力进行考虑;在中跨对称加载时,中跨跨中1/4处的剪应力值随着荷载的增大而显著增大,而中支座处的剪应力增长较为缓慢;试验梁边跨承受荷载时,对中支座位置的剪应力影响较小,且中跨1/4断面的剪应力变化规律与中跨对称加载时变化规律基本一致;与等截面梁相比,变截面连续梁附加剪应力的影响更为显著,当荷载越来越大时,偏载作用下试验梁的扭转对钢腹板的剪应力影响也越来越大;在中跨对称荷载作用下,试验梁的挠度受波形钢腹板剪切变形影响较小,在中跨偏载作用下,试验梁的挠度受钢腹板剪切变形的影响,并随着荷载的增大而减小;推导出波形钢腹板连续梁在考虑钢腹板剪切变形影响下的挠度计算公式值,并与试验值吻合较好。

变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算分析

为了得到便利的变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算方法,对同时受弯矩、轴力、剪力作用的箱梁微段进行研究。基于静力平衡条件和材料力学正应力计算理论,推导了箱梁微段在弹性阶段的剪应力解析计算式。以受集中力的悬臂梁为例,解析法与ABAQUS的模拟结果基本吻合。波形钢腹板承剪比分析表明:腹板在近悬臂端的承剪比远未达到100%,传统的等截面梁剪应力计算方法在变截面梁上的应用还有改进的空间。通过将底板所受拉力的竖向分力考虑为底板上的剪力,近似求得了腹板剪力,并定义安全因子用以判断所得剪力是否偏安全,经修正后最终得到了合适的简化方法。