大跨钢⁃混凝土组合梁斜拉桥施工阶段受力性能分析

为了研究大跨钢⁃混凝土组合梁斜拉桥在施工过程中主梁与主塔的内力及位移变化规律,以江西药都大桥为例,采用ANSYS软件建立三维精细化有限元模型,对此钢⁃混凝土组合梁斜拉桥进行了施工过程数值分析。计算结果表明:在主桥最大单悬臂状态、合龙和桥面铺装后,主梁与主塔的应力、变形均满足相关规范要求。考虑斜拉索自重影响,通过Ernst公式对斜拉索的弹性模量进行修正,分析了几何非线性对结构内力和变形的影响。分析结果表明:随着斜拉索长度的不断变长,垂度效应越来越明显,尤其跨中斜拉索之间的主梁弯矩受到的影响较大,施工到桥合龙阶段,相对考虑垂度效应,不考虑垂度效应时,塔根部主梁弯矩减小1.6%;结构大位移及P⁃δ效应对主梁跨中挠度影响不超过4%。

高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥稳定性研究

为研究高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定性,依托主跨300 m深茂铁路虎跳门水道特大桥,采用有限元软件ANSYS建立以梁单元为主的空间杆系有限元模型,对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥开展线弹性稳定分析,并进行考虑几何初始变形及材料弹塑性的非线性稳定性分析。结果表明:在弹性稳定分析下,该桥梁的一阶失稳形式为主梁整体纵飘及塔纵弯失稳,二~四阶均为桥塔处的主梁下弦杆首先出现横向偏位而局部失稳;在运营阶段弹性稳定系数最小为7.639,第二、三阶和第四、五阶稳定系数分别相同且失稳形式为对称失稳;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)后,一阶稳定系数减小6.39%;考虑非线性因素影响后稳定系数降低明显,仅考虑几何非线性因素的影响后一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低11.23%、9.01%和10.13%,而考虑几何及材料双重非线性因素影响后,一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低67.78%、60.63%和52.56%,表明材料非线性对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数影响更为显著;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)以及双重非线性因素影响后,铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数为1.985,大于规范1.7的要求。

断索对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响

为研究拉索断裂对钢-混组合梁斜拉桥力学性能的影响,以某在建钢-混组合梁斜拉桥为工程背景,采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,将该模型的各参数与设计值及现场实测值进行对比以验证有限元模型的合理性,分析不同位置、不同数量的拉索断裂后主梁线形、拉索索力及索塔位移的变化规律。研究结果表明:边跨断索对主梁挠度、索塔位移的影响大于主跨断索,主跨断索对拉索索力的影响大于边跨断索;长索断裂对主梁线形、拉索索力、索塔位移的影响均为最大;拉索沿主梁跨中对称断裂时,主梁线形、拉索索力、主塔位移表现出对称变化的规律,且两对索断裂时全桥索力符合叠加原理。

高原高寒地区钢-混凝土组合梁斜拉桥温度效应分析

对比了当前各国规范对钢-混凝土组合梁竖向温度梯度形式及温度基数取值的相关规定,其中英国规范和欧洲规范最为详尽合理。在英国规范的基础上,通过桥位处太阳辐射强度的计算结果对温度基数的取值进行修正。以青海黄南地区哇加滩黄河特大桥为背景,建立全桥有限元杆系模型,对比分析了修正的英国规范温度梯度模式和中国规范的温度梯度模式作用下主梁的应力分布,以及斜拉桥在整体温差、索梁(塔)温差、主梁竖向温度梯度和主塔顺桥向温差作用下的温度效应及各构件的温度敏感性。结果表明:在青海高原高寒地区,进行桥梁设计时采用考虑地理位置修正的英国规范主梁竖向温度梯度模式进行计算并指导设计更偏于安全;对于主桥的某些构件,温度作用已经成为仅次于恒载的第二大控制作用,所得出的全桥各构件温度敏感性分析结果可为高原高寒地区同类桥梁的设计、计算提供参考和依据。

大跨钢箱-混凝土组合梁桥悬吊拼接关键技术研究

为解决跨越特定障碍物时的无支架施工问题,提出了钢-混凝土组合桥梁悬吊拼接施工工法.该工法的关键技术问题是钢箱梁悬吊拼接过程中的拼接精度与安全控制问题,为此自行设计了钢箱梁拼接定位器装置,实现了箱梁拼接的初步定位与拼接安全性要求.根据钢箱梁拼接精度要求,经过系统的理论分析,推导出钢箱梁段拼接面转角控制值及轴向变形环境温度调节量的通用计算公式,为大跨变截面连续钢箱梁悬吊拼接精度控制提供了技术保障.该工法在解决桥梁跨越特定障碍物无支架施工过程中,表现为快速、安全、实用的特点,具有普遍推广应用的价值.

斜拉桥的钢——混凝土组合梁设计

本文着重介绍了淮阴斜拉桥的设计要点,组合梁的特性、计算理论及斜拉桥钢——混凝土组合梁的设计计算、栓钉的试验研究,最后总结了其经济效益。

跨坐式单轨车辆与钢-混凝土组合梁的相互作用分析

采用有限元分析和动力学仿真相结合的方法分析了跨坐式单轨车辆与钢-混凝土组合梁间的相互影响关系。建立了钢-混凝土组合梁有限元模型和车桥耦合动力学模型,分析了跨坐式单轨钢-混凝土组合梁与单轨车辆之间的相互作用。研究结果表明:跨坐式单轨钢-混凝土组合梁的结合面抗剪刚度较大,组合梁的横向刚度稍小,垂向和扭转刚度较大;车辆动态载荷下的组合梁跨中挠度比静态载荷下大,且随着车速的增加逐渐增大;随车辆运行速度的提高组合梁跨中垂向和横向加速度均在上升到一定值后趋于平稳;在最大运行速度为80km/h内车辆的平稳性等级为“优”。

钢-混组合梁斜拉桥辅助跨施工技术研究

灌江口大桥为钢与混凝土组合梁斜拉桥,其辅助跨跨越灌河大堤,地质条件较差。项目在结合其他桥梁辅助跨施工经验的基础上,对辅助跨整体施工工艺进行了优化。采用了梁板分离拼装工艺顺利完成辅助跨施工,为今后类似桥梁施工提供了新的工艺选择。

考虑组合作用的钢-混凝土组合梁抗剪承载力

针对当前规范和各学者有关钢-混凝土组合梁抗剪承载力公式都未考虑钢梁翼缘抗剪贡献导致计算结果误差较大的现状,笔者采用合理的材料本构关系,通过ABAQUS有限元软件建立考虑栓钉受力特征的组合梁足尺有限元模型进行抗剪性能研究。在验证现有试验结果的基础上通过参数分析,确定了组合梁界限剪跨比,揭示了剪切荷载作用下组合梁栓钉内力重分布规律,以及钢梁与混凝土翼板组合作用规律与抗剪荷载分担比例。基于叠加原理提出了考虑混凝土板和钢梁腹板与翼缘抗剪贡献的工字钢-混凝土组合梁抗剪承载力计算公式。对比结果显示该文提出的抗剪承载力计算公式的精度比GB 50017−2017建议公式以及其他学者建议公式的精度高。

大跨钢--混凝土空间组合结构的研究与应用

近年来,钢—混凝土组合结构在大跨空间结构中得到了越来越多的应用.本文简要介绍了在传统结构基础上发展起来的几种新型大跨空间组合结构,包括单向、双向组合梁板结构以及组合转换结构,并对其研究情况进行了综述.通过四个大跨空间结构的工程实例,论述了组合结构在大跨空间结构中应用的优势.钢—混凝土组合结构由于其结构高度小、自重轻、承载力高、刚度大、施工快速方便、受力性能优越等特点,在大跨空间结构中具有广阔的应用前景.

《钢-混凝土组合梁斜拉桥施工技术与施工工艺研究》通过科技成果鉴定

由中交第一公路工程局有限公司承担的“钢-混凝土组合梁斜拉桥施工技术与施工工艺研究”近日通过了省交通厅组织的科技成果鉴定。

城市轻轨钢-混凝土组合梁施工阶段的受力性能

为了研究城市轻轨轨道交通钢-混凝土组合梁在施工阶段的受力性能,以城市轻轨中实际采用的钢-混凝土组合梁为原型,按截面刚度和应力相似的原则,设计4根1:5钢-混凝土组合梁模型,对其在为期90 d的施工阶段中的受力性能进行试验研究,在试验基础上提出组合梁在施工中跨中变形的设计建议。研究结果表明:施加预应力对组合梁的附加变形有一定的影响,且有效预应力越高,组合梁的跨中附加变形越小;采用高性能混凝土可以明显减小组合梁的跨中附加变形。研究成果可为城市轻轨钢混凝土组合梁的设计和施工阶段变形控制提供技术依据和参考。

大跨结构中钢-混凝土组合梁受力机理研究

以通用有限元程序ABAQUS为平台,基于混凝土损伤塑性本构模型,充分考虑材料非线性和几何非线性,分析大跨建筑结构中钢-混凝土组合梁受分布荷载作用全过程内力变化、内力重分布、应力分布等复杂特性,深入揭示组合梁的受力机理和特点。为钢-混凝土组合梁在大跨建筑结构中的推广应用提供参考。

装配式双拼槽钢-混凝土组合梁受弯性能试验与承载能力分析

提出一种由两个预制模块组成的模块化装配式双拼预制槽钢混凝土组合梁,设计以不同宽跨比、抗剪连接件间距、槽钢型号为研究参数的7根组合梁,并对其进行静力受弯试验。研究各试件的破坏模式、跨中平面外分离、承载能力及应变分布等,分析组合梁受力机理及各参数对抗弯承载力的影响规律。基于简化塑性理论,提出该组合梁的极限抗弯承载力计算方法。研究结果表明:2块预制模块应变协调发展,表现出良好的整体协同工作性能;组合梁最终均发生弯曲破坏;当宽跨比从0.15增加至0.20、0.25和0.30时,抗弯极限承载力分别提升7.9%、14.2%和18.8%;当抗剪连接件间距由250 mm增加至750 mm时,极限抗弯承载力降低1.8%;槽钢型号对组合梁承载力有明显影响;当型号由32b增大至40b时,试件DDCB-40-1、DCCB-40-2的极限抗弯承载力相较于试件DCCB-32-3分别提升100.34%和95.65%,且开裂荷载大幅提升。采用所提出的该组合梁极限抗弯承载力计算方法所得理论计算值与试验值较吻合。

矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化

文章根据矮塔斜拉桥的结构形式和受力特点,采用钢-混凝土组合梁为主梁,充分发挥钢-混凝土组合梁钢筋受拉、混凝土抗压的性能优点,进一步研究矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化。针对该类桥型确定成桥状态和索力优化的方法,以弯曲能量为目标函数[1]、基于最小二乘法原理和影响矩阵法,确定最优索力(即施工时的合理张拉索力)。利用有限元程序MIDAS/CIVIL2017对以钢-混凝土组合梁为主梁的矮塔斜拉桥进行索力优化,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。通过MIDAS/CIVIL2017对索力的优化,可以更好的发挥出钢-混凝土组合梁较强的承受竖向荷载能力的特点,改善主梁的内力、弯矩、应力分布。

斜拉桥双边工字钢-UHPC桥面板组合梁静力性能研究

针对斜拉桥传统钢-混组合梁的不足,提出双边工字钢-UHPC桥面板组合梁。以湖南马路口资水大桥为依托,分别采用有限元软件MIDAS和ANSYS建立全桥模型和主梁节段模型,分析组合梁的受力性能,制作UHPC桥面板模型试件进行弯曲试验,研究UHPC桥面板的受力性能。结果表明:荷载组合作用下,钢主纵梁、钢横梁的最大正应力分别为223 MPa、197MPa,最大剪应力分别为145MPa、65MPa,小于钢材强度设计值;顺桥向、横桥向弯曲构件破坏时的名义拉应力分别为63.2MPa、34.5MPa,初裂应力分别为23.2MPa、10.4MPa,UHPC桥面板的抗弯承载能力满足要求,且具有良好的抗裂性能。

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。

2年持续荷载下城市轻轨预应力钢-混凝土组合梁试验研究

为研究城市轻轨预应力钢-混凝土组合梁在长期荷载作用下的受力性能,按照截面刚度和应力相似的原则,设计4根钢-混凝土组合梁模型,进行为期2年的堆载试验,重点考察持续荷载下有效预应力大小和混凝土种类对组合梁跨中变形和截面应力的影响。结果表明:预应力钢-混凝土组合梁的下挠随时间不断增加,但增加的速率有所减缓;在2年持续荷载作用下,PCB-1～PCB-3和CB-1的附加变形分别为3.910mm、3.667mm、2.456mm和4.370mm,可见施加预应力对组合梁的附加跨中变形有较大的影响,且有效预应力越大,附加跨中变形越小,采用高性能混凝土可以明显减小组合梁的附加跨中变形。最后,对城市轻轨预应力钢-混凝土组合梁长期变形的计算方法进行探讨。

一曲线钢-混凝土组合梁桥设计与施工

深圳市某曲线立交桥采用了钢-混凝土压型钢板组合梁,结构型式为变宽度、斜交的多跨组合梁。介绍了该曲线桥的设计情况。重点描述了主桥上部结构的计算和分析、技术特点及主要施工工艺。

钢—混凝土组合梁桥混凝土桥面板的抗裂设计方法研究

以重庆市合川区乡野步道云门试验段连接桥工程4#桥为例,分析该钢—混凝土组合梁桥在设计上提高混凝土桥面板抗裂性能的方法。该桥在结构上采用V形支撑降低墩顶负弯矩峰值,在施工过程中采用桥面板滞后结合法、跨中压重法增大墩顶负弯矩区压应力储备,从而降低了成桥墩顶负弯矩区拉应力,提高了混凝土桥面板的抗裂性能。通过分析提高混凝土桥面板抗裂性能的结构设计方法以及施工过程的抗裂措施,为钢—混凝土组合梁桥的设计提供参考。