负弯矩作用下钢-混凝土组合与叠合梁静力性能试验研究

在钢-混凝土双面组合梁(DCB)的基础上,提出了钢-混凝土组合与叠合梁结构(CLB)。给出了CLB截面弯曲刚度、极限弯矩的简化计算方法。为进一步研究CLB结构的受力性能,设计了二根简支CLB和一根简支DCB模型,进行了反向加载试验,得到了完整的荷载-挠度曲线、典型截面正应变分布、钢筋混凝土顶板开裂情况和钢梁与混凝土顶板间叠合界面相对滑移曲线。研究结果表明:CLB结构的塑性极限承载能力低于DCB结构;正常使用阶段,二者的承载能力相当,但CLB结构的抗裂性能却远优于DCB结构:前者混凝土顶板开裂呈弯曲型,裂缝宽度窄,而后者混凝土顶板开裂基本呈轴拉型,裂缝宽度较大。CLB结构更适用于连续组合梁桥的负弯矩区。

钢-混凝土组合与叠合梁自振特性研究

为改善连续组合梁在负弯矩区的受力性能和抗裂性能,构造了组合与叠合双重作用梁截面,其中叠合作用采用抗拔不抗剪连接技术。根据组合与叠合梁的工作原理,给出了负弯矩区组合与叠合梁抗拔不抗剪连接件的设计方法。假设上、下层梁竖向变形一致,导出了混凝土顶板未开裂和正常使用两个阶段组合与叠合梁自振频率的计算公式。通过算例分析得出:在负弯矩区段,叠合所需抗拔连接件的个数远少于组合抗剪连接件的个数;叠合界面粘结力未破坏时与组合梁完全等效;粘结力失效后,刚度下降,自振频率下降幅度较大;混凝土顶板开裂后,刚度变化很小,自振频率下降甚微。

钢-混凝土组合与叠合双重作用梁负弯矩区刚度和叠合面滑移研究

钢-混凝土组合连续梁由于其负弯矩区混凝土板的开裂制约着组合结构的发展。该文提出一种钢-混凝土组合与叠合双重作用梁,在负弯矩区钢梁上翼缘与混凝土顶板底面的叠合面使用抗拔不抗剪连接件连接,使叠合面在不发生分离的条件下产生自由滑动效应,以释放混凝土板拉应力、降低混凝土板开裂风险。得到了考虑叠合面摩擦抵抗的截面抗弯刚度;采用基本力学原理分析叠合界面在均布荷载和集中荷载分别作用下的滑移和滑移应变,得到了界面滑移和滑移应变沿梁长的分布规律。

负弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面受力性能分析

为比较负弯矩区不同形式组合梁截面的受力性能,用全过程分析法对钢-混凝土普通组合梁、双面组合梁和组合与叠合梁截面进行受力分析,以得到梁截面的弯矩-曲率曲线。结合一工程实例,得到了三类4种组合梁截面的弯矩-曲率关系及各阶段的相应刚度,计算比较了在使用荷载下3种梁的最大裂缝宽度。分析结果表明:混凝土顶板开裂后,双面组合梁、普通组合梁(钢底板厚30 mm)和组合与叠合梁截面的弯曲刚度相当;双面组合梁的极限承载力最高;组合与叠合梁的开裂弯矩约为其他形式组合梁的2~3倍;使用荷载作用下,裂缝宽度仅为其他形式组合梁的3%。在连续组合梁负弯矩区宜于采用组合与叠合梁截面。