窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

大跨连续组合梁桥钢箱梁施工技术运用

大跨连续组合梁桥是一种新型桥梁结构形式,钢箱梁是这类桥梁的一个重要组成部分,这类工程项目一般技术要求高、工程管理难度大。为确保工程项目建设与施工的良好效果和安全性,既要优化项目设计,也要掌握各关键工序和环节的技术要点和操作规范,还要实施全面质量安全管控。本文将围绕大跨连续组合梁桥钢箱梁施工技术简要论述,分析临时支撑设置、钢箱梁吊装、钢箱梁安装及调整等各环节和工序的施工技术和要点关键,就如何保障工程有序施工和提高施工质量水平提出建议,希望对类似工程施工与管理有所参考。

大纵坡PC刚构-连续组合梁桥合龙配重效应分析

文章从八跨PC刚构-连续组合梁桥关键的合龙配重环节着手,推导了三种合龙配重方法的理论计算公式,在三种配重计算结果基础上建立有限元模型,对比分析合龙配重对成桥后桥梁结构线形和内力的影响。结果表明:施加合龙配重能够使梁段上挠,有效减小桥梁运营后期的下挠,有利于一定下缘压应力的储备,改善结构受力情况,提高体系的安全性。

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明:非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。

铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段静力试验研究

为研究大跨度铁路刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段的力学性能,以新建杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥主桥为背景,基于原桥节段有限元模型研究钢-混结合段的应力分布及传力特性,并基于缩尺模型试验对钢-混结合段承载能力、变形性能等进行分析。结果表明:刚构-连续组合体系梁桥钢-混结合段传力较为顺畅,钢-混结合段钢结构、混凝土结构纵向应力横向分布不均匀系数分别为0.72~1.42、0.63~1.31,钢-混结合段内纵向应力横向分布不均匀现象较过渡段更为显著;后承压板在传力过程中起着重要作用,结合段通过后承压板、剪力钉及PBL连接件分别可传递约56.4%、27.4%、16.2%的轴力,钢-混结合段中1.5 m钢格室段及2.5 m伸长段中钢结构分别将28.3%、15.3%的轴力传递给混凝土;结合段在1.8 P(P为设计荷载)作用下仍处于弹性工作状态,具有足够的承载能力,钢、混凝土强度安全系数分别不小于2.7、2.4;钢-混结合段挠度与三次多项式相符较好,变形较为平顺。

正交异性钢板-混凝土连续组合桥面板抗弯性能分析

为探讨不同类型加劲肋构造对正交异性钢板-混凝土连续组合桥面板抗弯性能的影响,通过试验和数值模拟方法分析比较了平钢板-混凝土连续组合桥面板(SCCCDs)、带一字肋的正交异性钢板-混凝土连续组合桥面板(OSCCCDs)和带U形加劲肋的正交异性钢板-混凝土连续组合桥面板(USCCCDs)等3种组合桥面板抗弯性能的异同点,研究了加劲肋数量、加劲肋厚度、钢板厚度、混凝土厚度、配筋率和PBL剪力连接件间距等参数对抗弯性能的影响.结果表明,3种类型钢板-混凝土连续组合桥面板的抗弯刚度和极限承载能力存在显著差异.相比于SCCCDs, OSCCCDs和USCCCDs的极限荷载分别提高了23.1%和74.5%.混凝土板厚度对连续组合桥面板的抗弯性能影响最大,对抗弯刚度和极限承载力的影响率分别为15.70%和22.44%.

考虑邻跨混凝土徐变收缩差异的连续组合梁次内力分析

为预估徐变收缩对连续组合梁长期服役期间的潜在影响,考虑两跨连续组合梁邻跨混凝土徐变收缩特性、跨度和荷载互异等情况,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,对徐变收缩次内力进行分析.结果表明:不考虑收缩影响时,两跨连续组合梁邻跨混凝土徐变特性或跨度相同,中间支座徐变次弯矩为零;邻跨徐变特性和跨度均不同,或邻跨徐变特性和加载方式均不同,中间支座产生随时间变化的徐变次弯矩.考虑收缩影响时,所有工况均产生收缩次弯矩.支座次弯矩的变化程度与两跨的徐变系数差、老化系数差、跨度差、荷载差等因素相关,内力的重新分布从两跨中徐变大的一侧向徐变小的一侧转移,两跨的徐变特性差异越大,重分布值越高,徐变次弯矩越大;反之越小,当两跨的徐变特性差异趋于最小,支座徐变次内力趋于零.支座次弯矩大小受截面内部应力重分布影响,与混凝土徐变系数和老化系数及重分配系数相关.采用所提分析方法可对连续组合梁受截面内和结构外双重耦合的内力进行解析,公式的参数可编制成表格,便于工程应用.

部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁受力性能分析

为研究部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁中抗剪连接件不同分布情况对其受力性能的影响,运用ANSYS有限元软件建立4组模型试件,对抗剪连接件进行分段布置,其他相关参数和条件均保持不变,对4组试件的滑移、挠度和剪力进行建模分析。有限元计算结果表明:抗剪连接件分段布置的3组试件滑移和挠度均比沿全梁等间距布置抗剪连接件的试件小,荷载总量相同时对称集中荷载对组合梁滑移和挠度的影响更大;间距为150 mm试件(GCB-4)的抗剪连接件布置方式最合适,该试件的界面滑移和挠度最小,且抗剪连接件的分布方式在实际施工时更方便,只需计算出布置区域并按固定间距布置即可。

钢混连续组合梁负弯矩区裂缝控制措施研究

随着钢混连续组合梁的应用案例越来越多,中墩顶负弯矩区的桥面板开裂问题也越来越受到重视。详细介绍了近年来10种常用的负弯矩区裂缝解决方案及其优缺点,并通过通用有限元软件Midas 2021建模计算,对比了各种方案对墩顶负弯矩的影响大小。建议在实际工程应用中,根据项目情况采用多种方案叠加的组合控制措施,以有效解决中墩顶负弯矩区的桥面板开裂问题。

大跨连续组合梁桥钢箱梁施工技术

为选择最合理的施工方案,提高大跨连续组合梁桥桥面铺装层的使用寿命,以某大跨连续组合梁桥为例,通过有限元分析软件Midas Civil建立数值模型,从钢箱梁悬臂+节段吊装组合施工的角度拟定了4种施工方案,探讨了4种方案下施工和成桥时的受力情况。根据受力分析结果,确定方案三为最合理的施工方案。

钢与混凝土三跨连续组合梁设计

钢与混凝土组合梁的出现推动了土木工程结构的发展,为大跨结构、高层结构等提供了有利条件。简述钢与混凝土组合梁的结构优势,国内外组合梁的发展历程以及部分工程实例。设计20 m+20 m+10 m的钢与混凝土三跨连续组合梁,根据现行规范,详细计算了组合梁的截面有效宽度、抗剪连接件。运用通用有限元软件ABAQUS对此三跨连续组合梁进行模拟设计计算,得出其各跨挠度值曲线、混凝土面板应力云图、钢梁应力云图。钢与混凝土多跨连续组合梁相较于组合梁而言,最引起关注的是支座处负弯矩区混凝土的开裂后组合梁的组合功能消失,仅由钢梁承担荷载,为减小负弯矩区混凝土的拉应力值,研究纵向钢筋的混凝土保护层厚度、混凝土面板的高度、钢梁翼缘板厚、钢梁腹板厚对混凝土拉应力的影响,并探讨了一些减小负弯矩区混凝土开裂的施工措施,由此可对钢与混凝土三跨连续组合梁进行优化设计,保证其支座负弯矩区混凝土参与受力的工作性能。

刚构-连续组合梁桥合龙施工开裂研究

为探讨预应力混凝土刚构-连续梁桥合龙段施工开裂原因,依托某刚构-连续组合梁桥施工实例,采用有限元分析软件Midas Civil建立数值模型,分析了合龙段在不同合龙法施工时的应力变化情况。结果表明:劲性骨架合龙法施工时,合龙段下缘混凝土开裂原因在于刚接率不足,施工时应使劲性骨架刚接至悬臂梁;临时压重法和综合合龙法施工时,压重率不足或过大均会引起混凝土开裂,施工时应加强压重率的控制。最后,探讨了边跨合龙段施工开裂控制技术,可为后续类似施工提供参考。

预应力混凝土刚构-连续组合梁桥的减震设计

以某建设于高烈度区的刚构-连续桥梁工程为例,提出液体黏滞阻尼器、look-up装置、双曲面球形减隔震支座和减震榫四种减隔震方案,经过对比分析后评价各自的减隔震应用效果,分析对减隔震实际效果造成影响的关键因素,可为减隔震施工提供参考。

基于UHPC的钢-混凝土连续组合梁桥负弯矩区抗裂构造研究

针对钢-混凝土连续组合梁桥负弯矩区混凝土开裂的问题,提出了采用预制UHPC横梁且带预应力锚栓钢端板的连续组合梁新构造,该构造在位于钢-混凝土连续组合梁负弯矩区内,通过栓钉、钢端板、预应力钢筋、化学高强度膨胀螺栓将预制UHPC桥面板和预制UHPC横梁与相邻梁体进行桥梁连接。该构造限制了负弯矩区钢筋混凝土桥面板裂缝的产生和发展,具有适宜的刚度和良好的抗震性能,减小了混凝土横梁的厚度,减轻了桥梁自重,工厂预制UHPC构件以及简明的构件连接方式有效提高了施工质量和施工速度。

非规则大跨刚构-连续组合桥地震易损性分析

以某西部山区薄壁大跨刚构-连续组合桥梁为研究对象,分析了非规则大跨刚构-连续组合桥梁纵、横向地震易损性。基于OpenSees平台,建立了其非线性纤维有限元模型。采用曲率作为墩柱损伤指标,位移作为活动盆式支座损伤指标,基于IDA方法分析了该桥在不同地震动下的动态响应,得到桥墩纵、横向地震动作用下的曲率包络图,分析了不同桥墩构造的破坏情况,建立了墩柱以及支座的易损性曲线,讨论了不同墩高对桥墩地震易损性的影响。结果表明:桥墩的纵向地震损伤概率大于横向损伤概率,且墩高越高损伤概率越小;支座横向地震损伤概率大于纵向损伤概率。其研究结果可为非规则刚构-连续组合桥梁的抗震设计提供参考和依据。

钢-混凝土连续组合箱梁负弯矩区极限抗弯承载力研究

基于塑性分析理论,分别利用规范法和截面转换法计算连续组合箱梁负弯矩区的极限抗弯承载力。规范法中先将钢箱梁截面转化为工字型钢梁截面,然后按照规范中已有的方法进行计算。截面转换法中先将钢箱梁截面转换为矩形截面,进一步推导出统一的计算公式。研究结果表明:将2种计算结果与试验结果进行对比,三者吻合很好,说明2种方法均准确适用。2种方法间进行比较,计算结果误差很小,但截面转换法避免了规范法中判断截面类型的步骤,相对简化了计算过程。研究结果为钢-混连续组合箱梁的设计提供了一定的参考。

钢-混凝土连续组合梁的设计方法

针对我国现行钢结构规范的不足 ,并结合国内外组合结构规程的先进成果 ,从整体分析及负弯矩区计算两个方面对钢 混凝土连续组合梁的设计方法进行了探讨。同时对连续组合梁的研究现状也做了简要介绍。

剪力键布置方式对连续组合梁桥受力特性的影响

在连续组合梁桥中,剪力键的类型、布置范围和布置间距的差别将引起结构受力特性的差异。利用通用有限元软件MSC NASTRAN对连续组合梁桥结构进行了数值模拟(主要包括用弹簧单元和MPC单元模拟不同类型和抗剪刚度的剪力键,以及用GAP单元模拟负弯矩区混凝土板的开裂),计算了在不同剪力键布置方式下连续组合梁桥的内力分布和变形。通过对计算结果的分析比较,认为剪力键布置方式的不同导致界面处剪力分布、滑移分布、负弯矩区混凝土板中钢筋应力分布、挠度等的显著变化。尤其在连续组合梁桥负弯矩区配置柔性剪力键,可以大大降低混凝土板中钢筋的拉应力;不过,在柔性剪力键与跨中刚度较大的剪力键相交位置,会在刚性剪力键中产生很大的剪力集中,钢筋中也出现轻微的应力集中。因此,工程人员在连续组合梁桥结构设计过程中可以通过调整剪力键的布置方式,使其结构内力分布和变形更加合理。

多因素影响下钢-混连续组合梁的挠度计算分析

为精确计算钢-混凝土连续组合梁的挠度,在综合考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应及组合梁剪切变形影响的基础上,运用能量变分法推导出了钢-混凝土组合梁挠度计算的平衡微分方程,并给出了相对应的边界条件.通过引入均布荷载作用下钢-混凝土两跨连续组合梁的边界条件,求得了考虑滑移效应和剪切变形效应下组合梁的挠度计算公式,并对计算公式的正确性进行了验证.对钢-混凝土连续组合梁挠度做进一步分析表明:滑移效应会降低钢-混凝土连续组合梁的刚度,使组合梁产生附加挠度,并且会在中支点处引起梁负弯矩的增加,对混凝土板的受力产生不利影响.层间滑移位移随剪力连接件抗剪刚度的增大而减小,当剪力连接件抗剪刚度小于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较大,对总挠度的影响也较大,应当考虑滑移效应对组合梁挠度的影响;当剪力连接件抗剪刚度大于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较小,对总挠度的影响也较小,可以忽略滑移效应对组合梁挠度的影响.

预应力钢-混凝土连续组合梁内力重分布试验研究

在 6根两跨预应力钢 -混凝土连续组合梁试验的基础上 ,对预应力钢 -混凝土连续组合梁内力重分布过程及弯矩调幅系数进行了研究 ,并提出了与普通连续组合梁相统一的弯矩调幅系数计算公式 。