跨海大桥高桩承台装配组合式钢吊箱关键施工技术

以沙埕湾跨海大桥南引桥承台建设为例,介绍了在特殊海洋水域环境背景下,采用混凝土结构底板+钢结构侧壁的装配组合式钢吊箱的改进型施工工艺,从而降低安全风险、节约成本、避免环境污染以及加快了施工进度,为类似施工环境下工程提供借鉴和参考。

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明:除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。

装配式轻钢框架-短肢组合墙结构抗震性能研究

为研究装配式轻钢框架-短肢组合墙结构的抗震性能,对3个足尺试件(1个轻钢框架结构、1个轻钢框架-短肢桁架结构、1个轻钢框架-短肢桁架组合墙结构)进行了低周反复荷载试验。分析了结构破坏模式、滞回曲线、承载力、刚度退化、变形性能、耗能和应变。结果表明:短肢桁架以及短肢桁架组合墙作为结构第一道抗震防线,高效提升了轻钢框架结构的抗震性能;相对于轻钢框架结构试件,轻钢框架-短肢桁架组合墙结构试件的极限承载力提高了28482%,初始刚度提高了24446%;组合墙内的短肢钢桁架与混凝土的共同工作性能良好,混凝土的约束作用抑制了短肢桁架的屈曲失稳,短肢桁架提高了组合墙核心混凝土的变形能力。所提出的装配式轻钢框架-短肢组合墙结构传力路径明确、抗震性能优越、装配便捷,特别适用于低、多层装配式轻钢组合结构,其设计思路同样可用于其他装配式钢框架结构。

装配式高强钢组合延性桁框结构滞回性能研究

为研究装配式高强钢组合延性桁框结构(HSS-PSTMF)的抗震性能并扩展其工程应用,通过ABAQUS有限元软件建立了不同耗能段长度和节间数量的HSS-PSTMF模型;对装配式高强钢组合延性桁框结构的滞回性能进行了数值分析,研究了耗能段长度、节间数量及长深比对结构承载力、刚度、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:延性桁框结构(STMF)体系中主要通过耗能段耗散地震能量;改变耗能段长度对结构的承载力、延性、刚度、耗能能力影响较大;当耗能段长度一定时,改变耗能段节间数量对结构的承载力、延性、耗能能力影响较小;耗能段长度介于0.2L~0.4L(L为跨度)之间且耗能段任何节间的长深比在0.67~1.5时结构抗震性能较好;耗能段长度介于0.4L~0.5L时,在满足结构安全性要求的前提下,可以将结构的长深比提高到3。

装配式槽钢-混凝土组合梁受弯性能研究

为研究采用螺栓连接的装配式槽钢-混凝土组合梁(PSCCB)的受弯性能,制作了7个不同宽跨比、梁高和剪切连接间距的PSCCB试件,对其进行四点弯曲测试。基于ABAQUS软件建立PSCCB有限元模型,通过试验结果验证模型的可靠性,并分析螺栓间距、螺栓预紧力、抗剪连接件间距、剪跨比、宽跨比、槽钢强度和混凝土强度对PSCCB受弯性能的影响。试验结果表明:高强度螺栓能确保PSCCB具有较高的整体性和良好的强度和延性;随着宽跨比增大,PSCCB抗弯承载力和延性分别提高8%~19%和11%~21%;穿孔钢板剪力连接件在槽钢和混凝土板之间提供高效的组合作用,部分抗剪连接与完全抗剪连接PSCCB的延性、强度、刚度差异少于10%;与梁高320 mm的PSCCB相比,梁高400 mm的PSCCB的抗弯承载力提高96%,但延性降低10%。分析结果说明:有限元分析结果与试验结果较吻合,所建立的模型能准确反映PSCCB的受弯性能;随着螺栓间距和预紧力的增大,PSCCB受弯承载力和初始刚度基本保持不变;适当增加抗剪连接程度和宽跨比能有效提升PSCCB的受弯承载力和初始刚度;增加槽钢强度能显著提高PSCCB的受弯承载力,而混凝土强度变化对其受弯承载力影响较小。根据试验和有限元参数分析,提出PSCCB受弯性能设计方法,受弯承载力和跨中挠度计算值与试验及有限元分析结果吻合良好,可为PSCCB的工程设计提供参考。

装配式组合钢箱桥梁工程施工技术

为研究装配式组合钢箱梁桥工程项目施工技术,以某桥梁为试验对象,针对其施工需求,通过设计桥梁立面、选择桥梁截面类型、设计装配式组合钢箱梁结构尺寸,完成桥梁组合钢箱梁设计,按照拼装、顶推桥梁平台施工、安装调试顶推系统、钢箱梁节段拼接以及钢箱梁节段顶推等施工步骤,完成装配式组合钢箱梁桥工程项目施工。实践结果表明:采用该技术设计并施工的装配式组合钢箱梁和导梁实际强度均高于设计强度,施工效果较好,可有效保障装配式组合钢箱梁桥工程项目施工质量。

装配式组合钢箱梁对提高桥梁施工效率的影响研究

随着经济的发展和交通需求的增加,桥梁建设变得越来越重要。传统的桥梁施工方法往往需要较长的施工周期和大量的人力物力投入。然而,装配式组合钢箱梁的引入为桥梁施工带来了革命性的变化。文章首先介绍了装配式组合钢箱梁桥的施工工艺,接着分析施工阶段单梁静载的影响,最后运用引入松弛系数的满应力齿行法优化求取最大约束值和整体偏移。

基于施工全过程健康监测的装配式部分包覆钢-混凝土组合结构体系动力特性研究

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合结构的动力特性,基于世博文化公园双子山项目,采用全过程健康监测手段对装配式PEC结构体系施工全过程的应力、加速度进行监测,研究其阻尼比和自振频率在施工过程中的变化情况,将实测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:结构应力计算值、自振频率计算值等均与实测值吻合较好,验证了结构施工全过程仿真模拟计算的合理性。施工过程中PEC框架梁柱及节点后浇区的型钢及混凝土应力实际监测结果均满足强度要求。节点后浇区混凝土浇筑前后,结构自振周期和阻尼比差别较小;结构顶部覆土恒载施加完成后,结构的自振周期和阻尼比均较之前有所增大。结构设计时阻尼比取0.04,小于施工完成后的阻尼比实测值最小值0.046,阻尼比取值偏于安全,设计阻尼比取值合理。

装配式外包钢-混凝土组合梁楼盖竖向受力性能分析

本文构建了装配式外包钢混凝土组合梁楼盖体系,通过有限元分析整浇式和装配式组合楼盖竖向受力性能区别,探究装配式组合楼盖的可行性。对装配式双向组合楼盖的破坏模式进行分析,运用塑性铰线法和比拟板法计算楼盖“板式破坏”和“梁式破坏”两种基本破坏模式的极限承载力,结果表明:装配式组合楼盖与整浇式组合楼盖在极限承载力方面没有较大区别,刚度有所下降,但仍有较好使用性能;极限承载力计算方法可较为准确判断结构的破坏模式,可为此类结构的改进提供参考。

装配式组合梁新型剪力键受力性能试验研究

为解决装配式组合梁剪力键存在的问题,通过在预制混凝土桥面板中预埋栓钉和钢板,再与钢梁翼缘焊接的方式改进剪力键的设计,并对新型栓钉剪力键试件进行推出试验,研究其破坏形态、荷载-滑移曲线、抗剪刚度等。结果表明:试件破坏时栓钉均被剪断,表现出延性破坏;试件的荷载-滑移曲线可以划分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段3个阶段;在相对滑移量约为2 mm时,试件达到极限承载力,随着栓钉数目的增加,栓钉的承载力和抗剪刚度均减小。通过计算可知,该新型栓钉剪力键的承载力能够满足工程设计的需要。

装配式钢-竹组合结构施工技术的应用

为提升装配式钢-竹组合结构建筑的施工效率和质量,促进我国建筑业的可持续发展及技术进步,对装配式钢-竹组合结构施工技术的应用进行了分析。首先围绕组装钢框架、安装钢-竹组合工字形梁柱、以及铺设防水PVC膜三大施工环节,进行了全面的技术分析和质量控制探讨,确立了关键的施工技术和质量管理策略。随后,结合实际工程案例,探讨了装配式钢—竹组合机构技术的应用效果。结果显示,该技术的应用可以显著提升施工效率,并具有良好的经济效益、节能效益与环保效益,证明了其具有良好的应用效果和实用性。

装配式腹板开洞组合梁受力性能试验研究

为研究高强螺栓连接腹板开洞组合梁的受力性能,文中以高强螺栓间距为变化参数,对3根装配简支组合梁试件进行了跨中单调集中加载试验。研究包括高强螺栓在组合梁装配中的受力表现、试件极限承载力、试件的破坏形态及其变形特征。结果表明高强螺栓连接的组合梁试件破坏形态为典型的剪切破坏;螺栓间距对装配式组合梁的整体刚度有较大影响,高强螺栓布置的间距越小,组合梁的组合作用越强,整体刚度也越大,破坏时变形小;高强螺栓的预紧力和螺栓孔容差对组合梁的荷载-滑移性能也有较大影响。研究可为洞口上方高强螺栓连接件的设计、施工以及加固补强提供参考。

装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能试验研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和适宜端板连接组成框架,通过钢筋桁架混凝土组合楼板形成了新型装配式组合框架。为了解装配式钢管混凝土组合框架在地震作用下的抗震性能和受力机理,进行了2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边高强度螺栓和平齐或外伸端板连接形成的组合框架的水平低周反复荷载试验,研究了柱截面形式和端板连接类型对组合框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了此类组合框架在水平低周反复荷载作用下的受力全过程和楼板裂缝发展规律,得到了此类结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,单边螺栓端板连接装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,延性系数μ为2.13~4.28,能量耗散系数E为0.652~0.90。在柱截面含钢率相同条件下,圆钢管混凝土组合框架的承载力小于方钢管混凝土组合框架,其延性、耗能性能优于方钢管混凝土组合框架。研究成果将为我国装配式钢管混凝土组合框架设计理论与应用提供科学依据。

装配式纤维混凝土组合桥面体系试验

针对正交异性钢桥面疲劳开裂,传统沥青混凝土铺装层破损以及纤维混凝土铺装层采用整体现浇施工时需要大面积现场养护等技术难题,提出了一种新型装配式组合桥面体系,即:装配式活性粉末混凝土(RPC)层本体为现浇RPC层,其中嵌合有周围布设企口接头的预制RPC桥面板,并通过剪力钉与正交异性钢桥面板联合成整体,形成组合桥面。为验证该企口接缝的强度,进行了装配式纤维混凝土组合桥面结构模型试验及理论分析。研究结果表明:采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢桥面结构中的拉应力降幅可达49%;当企口接缝处出现肉眼可见的细微裂缝时,与接缝位置对应的同断面现浇RPC强度为12.5 MPa,表明此种接头形式将接缝承受的拉应力部分转化为剪应力,从而有效降低了装配式纤维混凝土组合桥面开裂的风险。

装配式组合梁剪力钉滑移性能研究

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,设计了水平布置的装配式组合梁剪力钉。为了研究装配式组合梁剪力钉的滑移性能,进行两类共24个试件的推出试验。试验结果对比表明,与常规竖向布置剪力钉相比,装配式组合梁剪力钉的峰值荷载更大、滑移有更明显的稳定平台、结构延性更好,有利于装配式组合梁的推广应用。根据试件荷载-滑移曲线的特征,首次提出含下降段的剪力钉荷载-滑移本构方程,从而为装配式组合梁全桥精确模拟研究提供借鉴。

装配式组合梁剪力钉抗剪刚度研究

根据装配式钢-混凝土组合梁桥道板快速安装的工程需求,提出水平布置的装配式剪力钉。为了研究装配式剪力钉的抗剪刚度问题,进行推出试验。为选定合适的抗剪刚度公式,论述了国内、外常规剪力钉抗剪刚度计算方法的适用性和优缺点,并根据试验结果对现有抗剪刚度计算公式进行了分类。分析两类试件的抗剪刚度,发现:与常规剪力钉相比,装配式剪力钉的抗剪刚度均较大,正常使用极限状态下二者的抗剪刚度相差最明显。最后引入剪力钉抗剪刚度退化率的概念,用以分析组合构件在荷载作用下不同阶段的抗剪刚度变化特性。

新型装配式UHPC华夫型上翼缘组合梁受力性能

为综合解决传统钢-混凝土组合结构中混凝土桥面板自重偏大和负弯矩区易开裂的问题,引入超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)华夫板代替普通混凝土桥面板,提出一种新型组合梁装配式UHPC 华夫型上翼缘组合梁.以某典型 3 跨连续梁桥为研究对象,分别建立 3 跨连续梁整体和中支座区域梁段的有限元模型,研究了不同荷载工况下新型装配式 UHPC 华夫型上翼缘组合梁的受力性能,分析了 UHPC 华夫型上翼缘关键设计参数对该新型组合梁力学性能的影响规律,对比研究了组合榫型剪力槽与栓钉型剪力槽对该新型组合梁受力性能的影响.研究结果表明:在恒+活组合作用下,中支座负弯矩段华夫型上翼缘纵肋底缘和面板最大拉应力均小于配筋 UHPC 的抗拉强度设计值;当 UHPC 华夫型上翼缘纵、横肋宽 90 mm、高 200 mm,纵肋间距 700 mm,横肋间距 600 mm,面板厚 60 mm 时,UHPC 华夫型上翼缘受力较为合理;组合榫型剪力槽更适用于新型装配式 UHPC 华夫型上翼缘组合梁.

改进的新型全装配式组合梁抗剪连接件试验研究

该文主要研究一种改进的新型全装配式组合梁结构,主要包括:全预制混凝土楼板、TJ型紧固件(抗剪连接件)、C型钢导槽、钢梁,其具有无现场湿作业,安装制作精度要求低,可局部更换、循环使用等优点。为研究此新型组合梁连接件的抗剪性能,在考虑钢导槽间距、紧固件预紧力、紧固件类型等因素的基础上,设计制作了6组试件,共12次推出试验。根据螺杆顶帽的不同,紧固件类别分为A、B两类,A类紧固件的螺杆端部万向铰为工厂加工成型,B类紧固件的螺杆端部万向铰为德国产的标准件(直接拧入螺杆端部即可,无需加工螺杆端部)。在试验参数的基础上,建立了紧固件和新型组合梁的有限元模型进行对比分析。结果表明:A类各试件表现出良好的残余强度稳定性,B类试件的荷载滑移曲线较A类曲线更为光滑,具有明显的强度下降段;组合梁连接件拆卸后重新安装不会导致抗剪性能的降低;组合梁连接件受力后不拆卸并复拧(再次施加扭矩)后抗剪性能有所提升;300 mm钢导槽间距试件的抗剪性能明显优于450 mm与600 mm;该文提出的紧固件预紧力计算公式与试验和有限元模拟结果吻合较好,建立的有限元模型能够较好地模拟紧固件的抗剪性能。

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。