强迫位移法在连续钢—混凝土组合曲线箱梁桥的适应性研究

强迫位移法是一种给钢-混组合结构的墩顶混凝土板施加预压应力的方法。建立连续钢-混组合曲线箱梁桥的ANSYS有限元模型,计算不同曲率半径时,采用强迫位移法时结构的性能指标。研究结果表明:当曲率半径较小时,强迫位移法(中墩处内、外侧支座施加相同的强迫位移)会使结构产生严重的扭转,导致内、外侧钢梁、混凝土板内力及内、外支座反力差异较大,因此在小半径的钢-混组合结构曲线箱梁桥中需谨慎使用。

曲线钢-混组合箱梁桥车桥耦合振动及支座受力研究

曲线钢-混组合箱梁桥已经建设较多,在设计中因对其车桥耦合振动认识有限,相关支座反力因弯扭耦合效应引起的变化情况等尚未很好解决。基于ABAQUS有限元软件,利用傅里叶级数描述车辆平、竖曲线运动,实现了曲线梁桥车桥耦合振动的数值分析,并基于既有试验和理论成果验证了方法的准确性。以某4跨曲线钢-混组合箱梁桥为例,分析了车辆在内、外侧车道以不同速度行驶及超高条件下对桥梁支座反力的影响。结果表明:当车辆沿着曲线梁桥内侧或外侧车道行驶时,另一侧箱梁的外支座会出现脱空的现象。车速对支座峰值反力的影响较小,但可以通过较低的车速减轻支座脱空。超高对支座反力的影响较小,车辆沿着内侧车道行驶时,缓解了外侧箱梁部分支座脱空;沿着外侧车道行驶时,加重了内侧箱梁支座脱空。

曲线钢-混组合箱梁桥车桥耦合振动冲击效应研究

以新机场北线高速廊坊段曲线钢-混组合箱梁桥为工程依托,研究了系统的试验和相关理论,探讨了单因子参数对冲击系数的影响。研究表明,车速对冲击系数的影响存在先增大后减小的规律,在80km/h时取得极大值;路面不平度对冲击系数影响较大,随着路面等级的降低,冲击系数随之增大;冲击系数随车重的增加而减小;车辆(悬架系统及轮胎)的阻尼对冲击系数的影响较小,在研究中可忽略不计;车辆行驶半径与冲击系数的关系较为复杂,横向挠度冲击系数在桥梁中心线时取得最大值,竖向挠度冲击系数呈现正对称性,弯矩的冲击系数呈现反对称趋势,且扭矩的冲击系数对车辆行驶半径较为敏感。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

有轨电车钢-混组合曲线梁桥剪力钉受力分析

武汉市东湖创新示范区有轨电车T2实验线工程,跨武黄高速公路段采用三跨钢-混组合曲线连续梁桥,曲率半径为150 m,钢箱梁与桥面板采用均布式剪力钉连接.由于桥梁呈小曲线半径,曲线段桥面板受弯扭复合作用,剪力钉不仅受顺桥向剪力作用,同时也承受横桥向剪力,剪力钉受力十分复杂,因此,研究钢-混组合曲线梁桥剪力钉受力特性是十分必要的.文中采用ABAQUS有限元软件,通过弹簧单元Springs/Dashpots模拟剪力钉、实体单元C3D8模拟混凝土桥面板、壳单元S4R模拟钢箱梁,桁架单元T3D2模拟预应力筋,建立了全桥精细化空间有限元模型,研究四种工况组合下桥梁剪力钉空间受力特性.结果表明,在四种工况作用下桥梁剪力钉顺桥向剪力,在边跨跨中、 D6和D7支点附近最大,最大值为61.38 kN;剪力钉横桥向最大值在D7墩附近,为23.33 kN;与直线段相比,桥梁曲线段剪力钉存在明显的横桥向作用,在弯扭复合作用下,剪力钉受力复杂;在四种工况作用下最大剪应力为66.3 kN,小于剪力钉抗剪强度,满足规范要求.

基于悬浇法的钢-混组合连续梁桥施工控制

为探究钢-混组合连续梁桥悬臂浇筑施工控制要点,以某跨江桥梁为例,应用MIDAS/Civil有限元软件构建其仿真分析模型,对线形及应力理论值展开模拟;进而应用现场监测技术,开展结构断面应力、线形监测,钢梁吊装监测及体外索力监测。结果表明,针对混合连续梁桥结构特征所制定和采用的施工控制方案切实可行;对桥梁施工期间钢箱梁段、预应力混凝土段、结合段线形及应力的监测为施工安全及质量控制提供了可靠保证。

钢-混组合连续箱梁施工监控分析

通过对某特大桥45 m+70 m+45 m变截面钢-混组合连续箱梁施工监控情况,论述了此种结构类型桥梁施工监控的内容、方法和步骤.运用Midas Civil软件模拟分析钢-混组合连续箱梁施工的受力和变形特点,得到施工各个阶段的的受力及变形状态,与实际工况予以比较分析,检验了计算模型和结果的可靠性.表明使用的理论模型较好地反映了桥梁结构的实际工作状态,施工监控方法达到了预期的效果.相关分析成果也可以作为同类桥梁结构施工控制分析的技术参考.

钢—混组合箱梁桥拼接板更换技术的应用研究

为解决钢-混结构桥梁中的钢箱梁易受雨水侵蚀导致钢板及螺钉腐蚀问题,本文通过探讨采用连接板替换螺栓的方法,分析钢箱梁拼接板更换建设步骤与技术方法,通过结合某钢-混箱梁桥维护项目的方法,为处理类似桥梁问题提供参考,研究结果表明钢-混组合箱梁桥抗扭刚度卓越、负荷能力大、自重轻、全面性能优异以及设计简便流畅,可以在我国大型工程中广泛应用。

变截面工字型钢混组合连续梁桥受力性能分析

采用MIDAS/Civil软件建立变截面工字型钢-混组合梁桥空间梁格模型,并通过数值模拟和理论分析的方法,探讨该型桥梁的受力特点。结果表明:在自重和车辆荷载作用下,边跨的最大正弯矩出现在距8号墩10 m处,中跨的最大正弯矩出现在跨中截面,最大负弯矩出现在9号墩墩顶截面附近。主梁采用Q345qDNH钢材,其屈服强度345 MPa,在实际应力表现中,主梁工字钢最大应力224.83 MPa,仅约为屈服强度的2/3,显示应力储备充足;主梁混凝土最大拉应力略超过抗拉强度;新型变截面工字型钢-混组合梁桥受力性能表现良好,其设计满足使用要求。

大跨连续钢-混组合箱梁桥支座顶部区域抗裂方法研究

钢-混组合截面连续梁中支座顶部混凝土桥面板受拉,混凝土很易开裂退出工作。文中在综合已有钢-混连续梁支座顶部区域抗裂方法的基础上,以某70 m+120 m+70 m连续钢-混组合箱梁桥为背景,对支座顶升+负弯矩区张拉预应力、抗拔不抗剪连接技术+负弯矩区张拉预应力2种负弯矩区抗裂方案的优劣进行对比分析。结果表明,采用抗拔不抗剪连接技术+负弯矩区张拉预应力方案,成桥阶段混凝土桥面板有较大压应力储备,可提高支座顶部区域混凝土板的抗裂性能。

大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板抗裂技术研究

为解决大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的开裂问题,以某120 m主跨的钢-混组合连续梁桥为背景进行抗裂技术研究。采用MIDAS Civil 2020软件建立大桥空间杆系有限元模型,研究增强配筋技术、后浇成型技术、预应力技术以及抗拔不抗剪连接技术对桥面板抗裂性能的影响,并基于不同抗裂技术的工作原理和效果,提出适用于大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的综合抗裂技术。结果表明:增强配筋技术可以有效控制裂缝宽度,但当配筋率超过0.015后,效果明显降低;采用后浇成型技术,调整混凝土桥面板的浇筑顺序可明显降低成桥时负弯矩区桥面板应力;张拉预应力筋可有效提升负弯矩区桥面板的预压应力水平;抗拔不抗剪连接件可显著降低活载下负弯矩区桥面板应力水平;采取优化桥面板混凝土浇筑顺序、在负弯矩区布置抗拔不抗剪连接件同时施加预应力、增加预应力锚固区的配筋率的综合抗裂技术,可明显降低负弯矩区桥面板拉应力,同时对桥梁结构的其他力学性能无明显影响。

基于顶推法成桥的波形钢腹板PC组合连续箱梁桥施工监控技术研究

波形钢腹板组合箱梁桥在国内快速发展的同时,其施工工艺也向着多样化发展,并促使相应的监控技术一步步跟进。常庄干渠高架桥是国内第一座采用顶推法施工的波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,对该桥施工监控技术的研究不仅具有开创性,同时对后续桥梁的施工具有广泛的示范意义。文章以常庄干渠高架桥为例,采用MIDAS Civil建立全桥模型,对主桥上部结构施工阶段受力及变形情况进行计算分析,并对关键截面的变形和应力以及轴线偏位进行监测。有限元结果和现场实测数据的对比表明:整个施工满足设计要求,各项监控内容均达到了预期效果,结构处于良好工作状态,由此证明顶推法可以很好地满足波形钢腹板组合箱梁桥施工需要。

钢—混凝土组合连续箱梁桥施工控制技术研究

钢材与混凝土是当前最为常见建筑材料,将两者结合使用可以充分发挥两种材料的优势,桥梁荷载能力、抗震性能、结构延性等都可以得到显著提升,并且还能够增强结构强度、减轻结构重量,已经逐渐被应用到连续箱梁桥工程项目中。为提升施工质量,充分钢—混凝土组合结构优势,就需要通过加强施工控制来保证施工精度,保证工程设计与实际施工的匹配性,就钢—混凝土组合连续箱梁桥施工中的几何线形控制和安装配切控制展开了研究。

小半径曲线“双窄箱”钢-混组合连续梁偏载效应分析

为研究车道荷载对小半径曲线双窄箱钢-混组合连续梁桥的偏载效应,以实际工程为背景,对该结构的弯曲、扭转和畸变效应进行了理论分析。建立了曲线半径外侧偏心活荷载、内侧偏心活荷载和对称活荷载三种荷载工况,结合ANSYS软件建立三维有限元实体模型进行分析,引入了应力放大系数的概念研究了该结构的偏载系数规律。结果表明:组合梁曲线半径外侧产生的翘曲正应力和剪应力大于组合梁内侧;组合梁的正应力放大系数近似为1.3~1.4之间,正应力的偏载效应在中支点处最为明显;剪应力放大系数近似介于1.5~1.6之间,剪应力的偏载效应在中跨1/4处最为明显。与直线梁桥相比,小半径曲线双窄箱钢-混组合连续梁桥在偏心车道荷载下的应力放大系数较大,对该类结构而言,由活载引起的偏载效应不容忽视。

钢-混组合曲线箱梁受力特性分析

本文以贵州省都匀至安顺公路第T27合同段杨武互通毛栗坡大桥钢-混组合曲线箱梁工程施工为例,依据项目实际施工状况,采用有限元程序Midas Civil模拟和分析了不同荷载组合工况下钢-混组合曲线箱梁在施工阶段与运营阶段的受力特性,并对其进行地震动力分析,以保证项目工程顺利完成。研究结果表明,施工阶段与成桥运营阶段钢梁的静力特性均满足规范要求;动力分析下,桥梁结构基频为0.33Hz,前三阶振型模态分别为主梁对称竖弯、主梁反对称竖弯、主梁横向振动,横向振动发生在后,表明桥梁结构的竖向刚度弱于横向刚度;地震荷载激励作用下,结构位移响应值与内力响应值均满足规范要求,表明钢-混组合曲线箱梁仍处于弹性状态,具有较好的抗震性能。

波形钢腹板连续箱梁桥施工线形控制探析

为明确波形钢腹板连续箱梁桥施工线形控制方式及控制要点,以某跨河公路桥梁为例,首先分析了连续箱梁桥高程控制要点;然后对波形钢腹板预拱度进行计算,分析了剪切变形对组合箱梁挠度的影响;最后,总结了成桥后桥面线形控制结果。结果表明,线形控制主要由理论计算分析、施工过程监测、桥面线形联测等过程组成;在实施期间,必须提前制定科学合理的施工线形控制方案及监测方案,对施工过程中梁体变形展开实时监测,并采取有效措施将成桥后桥面实测高程和目标高程差控制在允许范围内,为施工线形控制提供保证。

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。

钢-预应力混凝土混合连续箱梁桥钢箱长度参数研究

以钢-预应力混凝土混合连续箱梁桥——318国道长桥大桥为工程实例,针对钢-预应力混凝土混合连续箱梁桥的设计与构造、钢箱梁与混凝土箱梁的连接方式等特点,利用大型桥梁设计软件对实桥进行数值仿真分析.重点探讨钢箱长度参数变化下恒载与活载的力学特征,得到钢箱长度参数与反弯点位置关系的有关结论.

大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥力学性能分析

在波形钢腹板-PC组合箱梁基础上,利用高强UHPC材料替换混凝土翼缘板以构建新型的波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥。基于珠海前山河大桥设计原型,设计波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥,对其力学性能和经济性进行分析,并与实桥原型设计和PC箱梁方案对比分析。研究表明:①波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥可大幅降低结构自重,最大悬臂状态下内力大幅降低,作用组合下应力验算满足规范要求,跨中最大挠度小于规范容许值;②波形钢腹板的局部屈曲稳定、整体屈曲稳定和组合屈曲稳定均满足规范要求,连接件受剪承载力亦满足要求;③构造优化后技术方案综合单价比原型设计和PC箱梁桥分别降低16.9%和57.8%;波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥整体受力性能、局部受力性能和技术经济性优良,有望成为大跨连续梁桥有竞争力的桥型。

双工字钢一混组合连续梁桥振动特性与控制研究

为了明确双工字钢-混组合梁桥的振动特性,并采取合适的减振措施提高舒适性,以某在役高速公路连续梁桥为背景,采用实桥测试和有限元分析的方法,研究双工字钢-混组合连续梁桥的振动频率、阻尼比、冲击系数等振动特性,评估结构的舒适性。根据评估结果提出振动控制方案,分析减振效果并进行实桥验证。结果表明:该桥的一阶竖向振动频率较小(2.73Hz),重车经过时振动频率降低至2.54Hz和2.42Hz;该桥的阻尼比为1.14%,振动响应大且衰减慢;重车通过时冲击系数较大,舒适性较差;采用在主梁跨中安装多重质量液体双调谐阻尼器(MTLMD)的振动控制方案能够降低冲击系数,提升舒适性。