钢桁腹-混凝土组合箱梁局部外接节点静载试验及极限承载力计算研究

为了解钢桁腹-混凝土组合箱梁(顶、底板为混凝土结构,腹杆为钢结构)外接节点在水平荷载作用下的受力性能,以某钢桁腹-混凝土组合箱梁桥方案为背景,选取钢腹杆轴力最大节点设计、制作缩尺比为1∶3的钢桁腹-混凝土组合箱梁局部外接节点试件(由混凝土弦杆、方形钢腹杆、节点板组成,原混凝土板简化为混凝土弦杆)并开展静载试验,分析外接节点试件静载试验现象及破坏模式、荷载~位移曲线,以及混凝土弦杆、节点板和钢腹杆的应力分布规律,并基于有效宽度法及撕裂面法与最大强度准则提出外接节点极限承载力计算方法。结果表明:外接节点试件的破坏模式为节点板拉剪断裂失效,极限承载力为设计荷载的5.71倍,承载能力满足要求;混凝土弦杆压应力沿加载方向逐渐减小,沿竖直方向从上往下逐渐增大;节点板应力沿加载方向总体上先增后减,外露节点板是节点受力的关键构件;外接节点极限承载力由节点板和钢腹杆中较弱者控制,采用所提出的计算方法得到的外接节点极限承载力计算值与试验结果相差小于6%。

钢-混凝土组合结构桥梁拼宽设计与成桥试验研究

采用钢-混凝土组合结构对既有桥梁进行拼宽可有效缩短施工周期、降低整体梁高并减少墩柱数量,在城市繁忙交通路口的建设环境下综合效益明显。本文以实际工程为依托,对既有混凝土高架桥采用钢-混凝土组合结构展开拼宽设计,建立空间有限元模型展开拼宽桥梁的力学性能分析,并采用成桥试验研究手段研究桥梁的整体受力性能与工作状态,结果表明,采用钢-混凝土组合结构拼宽后的桥梁整体工作状态良好,实测结果与理论分析模型接近,结构体系安全可靠。

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥受载性能试验研究

为探析剪力连接布置形式对装配式钢桁-混凝土组合梁的性能影响,制作剪力栓钉水平布置(PSTC-H)与竖向布置(PSTC-V)两种不同形式的钢桁-混凝土组合(PSTC)梁试件,通过两点加载负弯矩试验,观察组合梁的荷载开裂、弹性恢复、关键点位移,分析其力学规律。研究结果表明:各组试验梁的初始裂缝均位于加载点附近的桥道板顶面侧边;PSTC组合梁开裂后,板内裂缝发展较慢,组合梁能够在较长的荷载范围内继续工作;整个加载过程中PSTC-H与PSTC-V梁的剪力连接件工作状态均较好,钢桁架与道板预埋钢板间未见破损及开裂;同级荷载水平下,PSTC-H的破坏最大挠度值、滑移值、裂缝宽度均明显小于PSTC-V。综合来看,栓钉水平布置的PSTC-H剪力连接方式性能更优。

基于荷载试验检测的钢-混凝土组合梁桥承载力分析与评定

在长期荷载和环境的作用下,桥梁结构存在材料性能退化、结构失稳、承载能力降低的安全风险。以某钢-混凝土组合梁桥为例采用多种检测试验方法对桥梁的外观、材质、恒载变异状况、桥梁动力特性、静力特性进行检测,重点阐述了载荷试验过程中采用的相关方法及注意事项,测试获得的桥梁基频、主截面应力、应表和残余变形的测试结果真实反映出桥梁结构特性,为桥梁实际工作性能客观评价提供了有力支撑,为同类工程的实施提供了有益参考。

缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

部分包覆钢-混凝土组合空腹梁受弯性能试验研究

为了研究部分包覆钢-混凝土组合空腹梁(简称PEC空腹梁)不同构造的效果及优劣,对5根不同构造措施的PEC空腹梁进行四点弯曲试验,研究其破坏形态、承载能力、变形性能、型钢与混凝土应变、型钢翼缘与腹部混凝土之间的滑移量等指标。试验结果表明:静力荷载作用下,5根PEC空腹梁均具有良好的延性和变形能力;从承载力和位移延性系数等来看,π型桁架构造形式较优;蜂窝及空腹构造形式在截面变化处易出现应力集中,使型钢下翼缘发生断裂破坏;型钢、混凝土应变沿截面高度基本符合平截面假定;型钢翼缘与混凝土之间的滑移量不大,对受弯承载力计算的影响可忽略不计。按全截面塑性准则来计算PEC空腹梁的受弯承载力是可行的,理论值与试验值误差较小。

三跨连续钢-混凝土组合箱梁桥力学特性分析

钢-混凝土组合结构桥具有自重轻、刚度大、延性高以及较好的结构整体性和稳定性等优点,已经广泛地应用于我国的桥梁工程中,但对于成桥后桥梁力学特性的研究较少。因此,依托福州前横路升级改造项目三跨连续钢-混凝土组合箱梁桥梁工程,通过荷载试验收集分析应变、挠度和桥梁模态数据。结果表明:荷载作用下各测点应变和挠度均小于理论值,沿横向分布与理论值趋势基本相同,实测腹板中性轴与理论中性轴基本一致,表明桥梁刚度较高、整体性较好;偏载作用下横向增大系数在1.107~1.254之间,桥梁抗扭刚度较大,不易发生倾覆;桥梁在环境激振作用下第1阶模态自振频率为3.430 Hz,大于理论值2.590 Hz,与理论模型相比具有更高的刚度。

部分包覆T形蜂窝钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

进行了2个主钢件为T形蜂窝钢的部分包覆钢-混凝土组合梁(PECCS-T梁)的静力单调弯矩加载试验研究,并将其与已有的部分包覆H形蜂窝钢-混凝土组合梁(PECCS梁)的试验研究结果进行对比,考察主钢件受压翼缘对组合梁受弯性能的影响,并研究用钢量相近情况下增大蜂窝式主钢件截面扩张比对PECCS-T梁受弯性能的影响。研究结果表明:PECCS-T梁的破坏模式与PECCS梁的破坏模式不同,表现为受拉钢翼缘屈服后受压区混凝土被压碎。组合梁中的受压钢翼缘能有效地约束混凝土,显著提高组合梁的抗弯承载力、变形能力和延性。PECCS-T梁按主钢件最大削弱截面计算得到的理论值Mu与试验值Mtest比较接近。增大T形主钢件的截面扩张比,能够有效提高PECCS-T梁的抗弯承载力,且保持变形能力不降低。

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工关键技术分析

结合工程实例,阐述了装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工中需解决的主要问题,分析了该类桥梁结构设计方案和工作要点,探讨了施工关键技术,主要包括钢桁梁构造、钢桁梁节点构造、桥道板、剪力联结构造、墩梁联结构造、下部结构施工技术等内容。结论证实,通过优化施工方案设计,把握施工关键技术,有助于缩短工期,取得了一定的社会效益,同时还节约了施工成本,取得了一定的经济效益。

钢箱-预应力混凝土组合梁负弯矩区结构性能试验研究

进行5根简支组合梁负弯矩作用下的静力试验,钢梁为开口钢箱梁,混凝土翼板内配置有黏结预应力钢绞线。试验表明:体内预应力能有效控制连续组合梁负弯矩段的抗裂性;钢箱梁底板沿宽度方向应力应变分布明显不均;在完全剪力连接条件下,考虑混凝土翼板贡献的换算截面剪应力分布的计算值与实测值基本吻合。推导给出考虑预应力度、混凝土收缩及钢纤维影响的组合梁负弯矩区混凝土开裂弯矩计算公式。针对预应力混凝土组合梁负弯矩段在正常使用阶段开裂受到控制,提出考虑混凝土贡献的组合梁挠度计算的变刚度法,使荷载-挠度的计算曲线与试验曲线全程逼近。

珠江三角洲水资源配置工程复合衬砌结构钢-混凝土组合梁界面特性试验研究

以珠江三角洲水资源配置工程为背景,为优化工程设计及施工工艺提供技术支撑,需要对复杂地质条件下高水压盾构输水隧洞复合衬砌结构系列关键技术进行研究与开发。因此,对复合衬砌结构中钢-自密实混凝土组合结构界面力学性能进行了试验研究,通过对组合构件分别设置不同的剪力连接件布置形式,设计了6组试件进行试验。根据试验结果,对钢-自密实混凝土组合构件的破坏形态、荷载挠度关系、滑移量以及应力应变关系等进行了详细分析。试验结果表明,栓钉-纵肋综合连接件相较于其他剪力连接件对组合构件的综合性能提升最大。研究成果可为类似工程选择合适的界面处理方式提供借鉴。

部分包覆钢-混凝土组合结构设计方法及实践

介绍了一栋全预制装配式钢-混凝土组合结构多层办公楼的结构设计,主体结构采用了部分包覆钢-混凝土组合框架柱(PEC柱)与钢蜂窝梁组成的组合框架结构,楼板采用预制的局部叠合板。部分包覆钢-混凝土组合结构是一种性能优越的全装配式结构,体系新颖、性能良好、连接可靠、拼接方便、经济合理。PEC柱能充分发挥钢材和混凝土的优势,与纯钢结构相比,可以节省资金约30%,有良好的经济效益和社会效应。蜂窝梁通过实腹钢梁经二次加工组合而成,提高了刚度,在第一个孔周边加强后,能节约钢材用量20%以上,有良好的经济效益,且蜂窝孔洞中适宜设备管线穿越,可提高净空,便于设备管线安装、集成,实现设备管线与主体结构的脱离,符合装配式设备的要求。文章阐述了该结构体系特点、设计方法、注意事项等,可为国家相应标准的编制提供依据,也可为类似结构的设计提供参考。

体外索钢箱-混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2.8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29.35%,承载力提高34.67%,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。

探究钢-混凝土组合箱梁桥的荷载试验

随着近年来高速公路里程的迅速增长,越来越多的新材料、新工艺不断应用于高速公路的建设中,钢-混凝土组合结构能够充分发挥材料各自的优良特性,也被广泛运用于土木建设领域。为评估新建钢-混凝土组合箱梁桥的承载能力,依据《公路工程质量检验评定标准》应进行荷载试验。钢-混凝土组合结构作为全新的结构形式,对其开展荷载试验评定技术研究,对于确保同类桥梁结构的安全使用、完善桥梁的荷载试验理论都具有重要的现实意义。

装配式钢桁-混凝土组合梁变形性能的试验及计算方法

为了研究装配式钢桁-混凝土组合梁(PSTC)负弯矩区段的变形性能,针对某依托工程桥梁设计制作了一根变截面PSTC试验梁,开展了负弯矩区段变形性能试验研究。针对此梁,提出了一种挠度简化计算方法:将钢桁腹杆等效为钢腹板,从而计入其剪切变形对组合梁刚度的影响,并同时考虑钢与混凝土之间的界面滑移影响。结果表明,该新型组合梁表现出显著的三阶段受力特征。根据简化计算结果,在20 t和47 t荷载作用下,梁的挠度为3.96 mm和8.31 mm,相比试验测试值4.03mm和8.39 mm,计算结果准确,可为同类桥梁提供参考。

钢箱-混凝土组合梁抗剪性能试验研究

新型钢箱-混凝土组合梁通过在钢箱截面受压区灌注混凝土,改善了梁的受力性能。通过6个钢箱-混凝土简支梁在集中力作用下受剪破坏试验,研究钢箱-混凝土组合梁的抗剪性能。试验结果表明,钢箱受压区充填混凝土后,腹板没有明显局部屈曲,试验梁的受剪破坏由没有充填混凝土的下箱室腹板屈曲引起。推导出钢箱-混凝土梁抗剪强度计算公式,计算结果与试验结果较为接近。

钢箱-混凝土组合梁试验研究与承载能力计算

对钢箱-混凝土组合梁这一新的结构形式进行了试验研究,通过4个钢箱-混凝土组合梁和2个钢箱梁试件的试验,考察了试验梁破坏过程、弯矩-位移曲线、弯矩-应变曲线、截面应变分布等。试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度和良好的延性。考虑混凝土受钢箱约束的强度提高和钢箱顶板局部屈曲影响,提出了钢箱-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

钢-混凝土连续组合铁路桥梁综合动力性能试验研究

通过对某客运专线的钢-混凝土连续组合板梁铁路桥和连续组合箱梁铁路桥的综合动力性能试验,测试在高速列车通过时钢-混凝土组合连续梁桥的自振特性、动挠度、竖横向振幅、竖横向加速度、墩顶横向振幅、支座位移、脱轨系数、轮重减载率和轨道力等动力响应和安全指标。采用车桥耦合振动理论对2座组合梁桥进行动力仿真分析,对桥梁的动力性能、试验列车运营的舒适性和安全性进行预测,结合已有相关规范,分析实测资料并综合评价2种类型组合梁铁路桥体系的各种性能。试验结果表明,在高速列车荷载作用下,2座组合梁桥梁体及墩身应力增量很小,支座位移也很小;实测梁体竖向自振频率符合相应的规范要求;在高速列车荷载作用下,梁体跨中挠度、横向振幅、竖横向加速度和墩顶横向振幅以及桥梁中跨跨中的脱轨系数、轮重减载率和轨道力符合相应的规范要求。

钢-混凝土组合箱梁的抗弯疲劳性能试验研究

通过3根简支钢-混凝土组合箱梁的静载试验以及重复加载试验,研究分析组合箱梁抗剪连接度对组合箱梁疲劳性能的影响,试验结果表明:重复荷载的反复作用使钢梁和混凝土翼板之间的相对滑移增加,造成组合梁截面刚度下降,挠度增大。在疲劳破坏发生之前,组合箱梁的刚度随加载次数的增加虽有下降,但仍保持线弹性状态,表明部分剪力连接的组合箱梁具有良好的抗疲劳性能,抗剪连接度越大,组合箱梁的抗疲劳性能越好。

高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系模拟地震振动台试验研究

对一幢复杂高层钢-混凝土组合门式结构消能减震体系的1/30缩尺模型进行了模拟地震振动台试验,深入研究了该结构的动力特性和地震反应特征,通过比较验证了粘滞阻尼器的减震效果。结果表明:结构整体空间作用显著,两座塔楼之间扭转反应较大。有、无阻尼器结构的各项反应基本满足抗震规范的要求;从平均意义上讲,阻尼器对整体结构的位移反应有一定的控制效果,对结构高空连廊的位移和两座塔楼之间的扭转反应控制效果较好。