大跨度钢底板-波形钢腹板组合箱梁桥设计

武松高速武汉段通顺河3号特大桥主桥采用(95+170+95)m连续组合箱梁桥,左、右幅错孔布置。主梁采用单箱单室钢底板-波形钢腹板组合箱梁(墩顶主梁为钢-混结合段),由混凝土顶板和钢主梁通过双PBL剪力键组合而成,单幅顶板宽16.75 m,中墩支点梁高9.2 m,边墩支点及跨中梁高3.8 m。钢主梁由上翼缘板、波形钢腹板、钢底板和横隔板组成,标准节段长4.8 m,波形钢腹板采用1600型,顶部设置带双PBL剪力键的上翼缘板,钢底板加劲采用板肋和T肋,钢梁节段内设置实腹式和桁架式2种形式的横隔板。混凝土顶板厚32 cm,采用C60高性能混凝土,在箱梁顶板内设置体内预应力体系,并在箱室内设置体外预应力体系。钢-混结合段波形钢腹板采用埋入的连接方式伸入到混凝土腹板内,底板钢-混结合构造中墩处采用“钢格室+剪力键+后承压板”的形式,边墩处采用钢底板上设置剪力键并外包混凝土底板的形式。单幅主墩采用门式框架墩,基础为整体式承台及直径2.2 m钻孔灌注桩。上部结构0号块和边跨现浇段采用支架现浇法施工,悬臂段采用异步挂篮拼装(浇筑)施工,按先边跨后中跨的顺序合龙。采用有限元软件建立主桥杆系模型和边跨实体模型进行结构分析,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。

钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁制作工艺优化与控制措施

钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁作为一种新型组合梁桥,其底板、横隔板、翼缘板、波形腹板均采用钢材质,箱梁厂内组装及焊接存在底板和波形钢腹板变形翘曲、翼缘板产生波浪状变形、箱体结构尺寸不符合设计要求、精确化程度低、加工进度缓慢等问题,因此,通过对箱梁厂内制作从单元件加工制作、组合与焊接、预拼装、涂装等成套施工技术进行优化与控制,解决了单元件变形严重、箱体尺寸精度差、箱体整体扭曲变形等问题,为箱梁厂内精准化制作工艺提供了技术指导。

单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究

为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。

钢底板波形腹板组合箱梁疲劳特性研究

研究目的:结构的疲劳细节对其疲劳破坏至关重要,为了分析钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁的疲劳细节及疲劳寿命计算方法,为该类型结构的疲劳设计提供参考,制作缩尺试验梁模型,并对其进行疲劳试验,得到这种新型结构的疲劳破坏特征。结合模型试验,利用数值模拟和断裂力学分析方法,对新型组合箱梁的疲劳寿命计算及疲劳细节分类进行研究,并采用线性损伤理论对结果进行分析验证。研究结论:(1)钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁在疲劳荷载作用下,其疲劳裂纹首先出现在底板与两侧腹板焊缝折角处,说明该处是新型组合箱梁重要的疲劳细节;(2)根据线性损伤理论,新型结构的疲劳细节分类总体上位于AASHTO规范疲劳类别的B类与C类之间,高于B′曲线下界值,低于B′曲线中值;(3)采用数值模拟和修正后的断裂力学方法得到的S-N曲线计算出的总损伤累积值误差分别为3%和6%,说明两种曲线均适用于新型钢混组合结构的疲劳寿命计算;(4)本研究成果可为钢底板波形腹板组合箱梁疲劳细节分类及疲劳设计提供参考或借鉴。

公路新型钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计

钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有结构轻型、跨中正弯矩区域无需配置预应力索、中间支座负弯矩区域可以在钢底板上铺设混凝土加强底板、无腹板开裂问题和施工简易快捷等突出优点。文章结合(62+105+62) m公路钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计,研究确定梁高变化和钢底板、波形钢腹板、混凝土桥面板等的厚度,预应力索配置。根据公路桥涵设计规范,利用Midas/Civil有限元软件,计算分析桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态在荷载组合作用下的应力、内力和变形并进行结构验算。同时,将桥梁方案与原设计同等跨度与宽度的预应力混凝土连续梁桥方案进行性能、材料用量和施工特点等方面的比较,结果表明钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有较大优势。

金塘大桥承台钢底板阴极保护

承台钢底板与钢管桩的绝缘较差时,钢底板将会吸收钢管桩的阴极保护电流,加速了牺牲阳极的消耗,最终牺牲阳极的寿命达不到设计年限,影响阴极保护效果。文章介绍了承台钢底板牺牲阳极阴极保护设计及施工。经检测,保护电位满足设计要求。

公路新型钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计

钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有结构轻型、跨中正弯矩区域无需配置预应力索、中间支座负弯矩区域可以在钢底板上铺设混凝土加强底板、无腹板开裂问题和施工简易快捷等突出优点。文章结合(62+105+62) m公路钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计,研究确定梁高变化和钢底板、波形钢腹板、混凝土桥面板等的厚度和预应力索配置。根据公路桥涵设计规范,利用Midas/Civil有限元软件,计算分析桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态在荷载组合作用下的应力、内力和变形,并进行结构验算。同时,将桥梁方案与原设计同等跨度与宽度的预应力混凝土连续梁桥方案进行性能、材料用量和施工特点等方面的比较,结果表明钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有较大优势。

波汶钢腹板-钢底板组合箱梁的挠度分析

基于静力平衡与铁木辛柯梁理论,推导了考虑剪切变形和混凝土界面滑移波汶钢腹板-钢底板组合箱梁桥的受弯挠度计算公式,滑移附加挠度项考虑了界面间的摩擦粘聚力,对由界面滑移、波汶钢腹板剪切变形引起的附加挠度进行了分离解析,得到了分项附加挠度对总挠度的贡献度.依据试验模型相似原理,设计制作了缩尺比例(1∶5)单箱单室波纹钢腹板-钢底板简支模型试验箱梁桥,完成了多种工况的力学试验,同时利用ANSYS有限元软件建立了试验模型梁的精细化三维有限元仿真模型,将理论值与模型试验实测值和ANSYS仿真数值解进行了对比分析,结果表明:理论计算结果与模型试验实测数据及有限元仿真结果吻合较好;通过对附加挠度的参数化分析可知,当波纹钢腹板-钢底板组合箱梁的高跨比大于0.05时,剪切变形和界面滑移引起的附加挠度可忽略不计.

钢底板波形钢腹板组合箱梁桥剪滞效应分析

研究对象采用中川机场在建钢底板波形钢腹板组合箱梁桥,并将钢底板等效为混凝土底板,探讨了荷载作用对钢底板波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应的影响。分别对箱梁顶板、悬臂板和底板取纵向位移差函数,箱梁纵向位移差函数设为三次抛物线。运用能量变分法推导出了顶、底板剪力滞效应的体系总势能。利用最小势能原理得出了简支梁在弯曲荷载作用下的微分方程,进一步得出了集中荷载下简支箱梁位移及截面应力解。建立了实际桥梁精细化有限元模型,进行了加载试验验证。讨论了该桥跨中截面顶底板纵向正应力、剪力滞系数的变化规律。结果显示,跨中截面位移及其顶底板应力分布三者结果吻合良好。通过有限元分析和模型试验验证本文方法的正确性,为钢底板波形钢腹板剪力滞效应分析提供有效方法。

波形腹板钢底板组合箱梁荷载横向分布的研究

为推广波形腹板钢底板组合箱梁的应用,通过Midas FEA对不同横向联系的情况下荷载横向分布影响线计算,得出横向联系对波形腹板钢底板组合箱梁荷载横向分布的影响,结果发现:随着横向联系刚度的增加,各主梁分担比例最大值逐渐减小,且中梁分担比例减小比边梁更加明显。

钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁剪力滞后效应分析

文章以银川至昆明国家高速公路(G85)彭阳(甘宁界)至平凉至大桥村(甘陕界)段建设项目泾河特大桥钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁为研究对象,区别于现有文献,通过选取附加挠度作为广义位移来描述其剪力滞后变形情况,并引入两种自平衡条件,在势能变分原理的基础上对钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁进行剪力滞后效应分析。并以现有在建项目实际桥梁为例,建立有限元模型并进行加载验证。结果表明,采用附加挠度法得到的钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁各计算点理论值与相应有限元值吻合良好,证实了该理论分析方法对分析的适用性。

带钢底板UHPC梁抗剪承载力计算方法

为研究带钢底板的超高性能混凝土(UHPC)梁的抗剪性能和抗剪承载力计算方法,采用试验研究与理论分析的方法,设计制作了7片试验梁开展抗剪试验,试验参数包括接缝配置、纵向腹筋设置和剪跨比;结合极限平衡理论和分项线性叠加思想,建立了考虑箍筋、钢纤维、UHPC基体及钢板抗剪贡献的带钢底板UHPC梁抗剪承载力计算建议公式,并与法国规范计算公式进行比较。试验结果表明:接缝梁的破坏形态均为接缝处错位的剪切破坏,主裂缝沿靠近跨中的接缝一侧斜向发展,而完整梁的破坏形态与剪跨比有关,随着剪跨比的增加从剪压破坏向弯剪破坏转变;接缝的存在会降低带钢底板UHPC梁的抗剪承载力,且随剪跨比的增大而减小,设置纵向腹筋则可有效提高其抗剪承载力与变形能力;采用本文提出的计算方法的抗剪承载力计算值与试验值的平均比值为0.91,变异系数为0.16,采用法国规范抗剪承载力计算方法的抗剪承载力计算值与试验值的平均比值为1.08,变异系数为0.29,因此本文提出的计算方法离散性较小,可适用于带钢底板UHPC梁的抗剪承载力计算。

储罐底板钢点蚀过程中声发射信号的聚类分析

联合采用声发射和电化学技术研究储罐底板钢试样在w(NaCl)=3.0%,pH=2.0的酸性溶液中的点蚀特征,基于K-均值聚类算法对点蚀声发射信号特征参数进行聚类分析,从而提取各类信号的自身特征。将分类后的信号作为样本训练BP人工神经网络,成功对平行试验采集的声发射信号进行识别。研究结果表明,底板钢在酸性条件下的点蚀过程主要产生氢气泡、膜破裂和蚀坑生长这3类典型的声发射信号,通过聚类方法可以区分这3类信号,并能用神经网络对声发射源进行有效识别。这对现场常压金属储罐底板腐蚀声发射检测结果的解释和评价具有指导意义,有助于提高检测结果可靠性,降低储罐运行风险,保证其运行安全。

泄洪深孔底板钢衬以下混凝土浇筑技术分析

溪洛渡大坝泄洪深孔钢衬底板宽5.2m,并设置有长1.5m、间排距为1.5m×1.5m的锚固钢筋,该部位混凝土下料、振捣困难,需要采取相应的措施,以保证钢衬底板以下部位混凝土浇筑密实。本文详细阐明了溪洛渡大坝坝身泄洪深孔底板钢衬以下混凝土浇筑的施工方法。

跨海大桥承台钢套箱底板对阴极保护系统的影响

跨海桥承台采用钢底板封底,诸多因素使得钢底板与钢管桩之间绝缘性难以保证。钢底板为裸钢,连入钢管桩阴极保护系统影响较大。分析电阻法测量法不能准确判断钢底板与钢管桩的电连接的原因,认为采用半电池电位法测量更为可靠,同时分析钢底板对钢管桩阴极保护的发射电流和使用寿命的影响程度,提出相应的补救措施。

长江隧桥工程高桩承台混凝土底板钢吊箱施工

针对长江隧桥工程高桩承台施工,解决在河床变化明显、流水压力大、受台风影响等水文地质条件下,高桩承台基础的施工问题,旨在为以后同类承台施工提供借鉴。介绍了混凝土底板钢吊箱的组成、特点及各结构构件的构造,详细阐述了钢吊箱围堰的制作与拼装,沉放与精度控制,封底混凝土浇筑的方法、施工组织和施工过程中的控制要点。实践表明,混凝土底板钢吊箱是适合于深水高桩承台的施工工艺,具有施工周期短、周转材料投入少和施工风险低的显著特点,可在长江隧桥工程同类承台上普遍推广运用。

单向预应力混凝土钢桁架预制底板受力性能试验研究

为研究新型单向预应力混凝土钢桁架预制底板的受力性能,设计制作了4块单向预应力混凝土钢桁架预制底板试验构件。通过逐步加载方式,对预制底板的挠度变形、抗裂性能、承载能力及裂缝分布进行试验研究。试验结果表明:与预制平板相比,钢桁架能够显著提高预制底板的抗弯刚度、抗裂性能及承载能力,且不同桁架类型的预制底板呈现出不同的破坏状态;其中单向预应力混凝土钢管桁架预制底板的开裂荷载最高,能够满足施工阶段下部不设临时支撑的要求;对于单向预应力混凝土钢管桁架预制底板而言,上弦钢管灌浆与不灌浆对提高预制底板开裂荷载作用并不显著。

核电站安全壳底板钢衬里焊接

在江苏连云港田湾核电站2号机组安全壳底板钢衬里的焊接中,为解决大面积薄板焊接结构的技术难题,即控制焊接变形、防止焊接裂纹的产生,在大量工艺试验及总结以往类似结构施工经验的基础上,大胆采用了锤击焊缝的施工工艺,经检测,较好地满足了设计要求。这一技术对今后类似结构的施工具有一定的指导意义。

Mo元素对货油舱下底板用船板钢耐腐蚀性能的影响

在模拟油船货油舱下底板所处的腐蚀环境中进行了腐蚀试验,并利用电子探针和电化学分析等方法研究了Mo元素对货油舱下底板用船板钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:Mo元素可细化组织,提高自腐蚀电位,促进Cu在锈层中富集,提高钢板在货油舱下底板环境中的腐蚀均匀性,抑制局部腐蚀,提高耐腐蚀性能;但Mo含量超过0.1%(质量分数)后,组织过分细化,由于整体表面反应自由能降低,耐腐蚀性能有所降低。

双向预应力混凝土钢桁架预制底板受力性能试验研究

为研究双向预应力混凝土钢桁架预制底板的受力性能,设计制作了3块钢桁架预制底板试验构件和1个预制平板试验构件。采用逐步加载方式,对预制底板试验构件的挠度变形、抗裂性能、承载能力及裂缝分布进行对比试验研究。试验结果表明:钢桁架能够显著提高双向预应力混凝土钢桁架预制底板的刚度、抗裂性能和承载能力,且明显改善预制底板的延性破坏特征;在桁架高度、截面形式及预应力钢筋配置合理的情况下,双向预应力混凝土钢桁架预制底板的刚度、抗裂性能和承载能力可满足施工阶段运输、吊装要求。