装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的预制桥道板安装过程有限元模拟方法

为了掌握装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工阶段的受力性能,对预制桥道板安装过程进行了精细化有限元建模方法研究。根据该桥型的构造和施工特点,提出了两种不同的模拟方法。方法一为提出在安装钢桁单元时激活钢桁与桥道板之间的弹性连接,以实现预制桥道板单元分批次安装在变形后的钢桁上;且仅设置SD_x方向刚度值,以此模拟桥道板独自获得预压应力的状态。待全桥桥道板安装及张拉完成后,再将弹性连接方式更换为刚性连接,使之成为组合梁承受后期荷载。方法二为在安装钢桁单元时激活钢桁与桥道板之间钢臂连接单元以实现预制桥道板单元分批次安装在变形后的钢桁上,且释放钢臂连接单元顶端转动及水平约束,以此模拟桥道板独自获得预压应力的状态。待全桥桥道板安装及张拉完成后,再恢复钢臂连接单元顶端的转动和水平约束,使之成为组合梁承受后期荷载。分别用以上两种方法建立了某主跨70 m依托工程的全桥计算模型,对其关键施工阶段进行了仿真模拟分析。计算结果表明:两种计算方法均能精确的模拟预制桥道板安装过程,且两种方法数据吻合较好,可供同类桥梁参考。

全装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥应用研究

全装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥是钢桁架梁和混凝土桥道板组合形成的一种新型组合结构桥梁,具有装配化施工、设计简单、工期短、避免了混凝土结构裂缝、可克服混凝土收缩徐变等病害、显著降低自重、施工质量易保证、桥梁力学特性良好、方便检测维修等优势,本文在依托工程的基础上,介绍了该桥型的发展、应用、结构特点及设计要点,供工程设计人员参考。

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工工艺

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现场规划与布置、钢桁梁分片施工工艺、钢桁片拼接施工工艺、刚构桥挂篮悬臂现浇施工前准备、测量环节控制施工工艺、钢桁架的具体测量计算、混凝土连续刚构桥挂篮悬臂现浇施工工艺及注意事项,旨在正确利用钢桁片,科学合理布置,提升装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的整体质量与稳定性。

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。

钢桁-混凝土组合连续梁桥面板负弯矩区抗裂技术研究

为解决大跨度连续组合桁架桥面板负弯矩区开裂问题,分别以主跨80,120 m的钢桁-混凝土连续组合梁为研究对象,采用midas Civil 2021软件建立空间杆系模型,并分别按优化施工顺序法、预加荷载法、施加预应力法、抗拔不抗剪剪力钉连接技术,以及综合抗裂技术等方法进行抗裂性能对比分析。结果表明,采用优化施工顺序使桥面板负弯矩区拉应力降低明显,但由于钢桁梁节点处的剪力集中效应,全桥桥面板拉应力仍较高;预加荷载法在预加力超过一定限值后,对负弯矩区抗裂能力再无贡献;施加预应力法可直接解决负弯矩区开裂问题,但预应力产生的次内力对主桁受力影响较大;抗拔不抗剪连接件可有效释放负弯矩区拉应力,但难以降低桥面板整体拉应力水平;综合抗裂技术在采用抗拔不抗剪连接件的同时,优化施工顺序,分期张拉钢束并改变桥面板的叠合时机,具有良好的的抗裂性能。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型建立方法

新型的钢桁-混凝土组合连续刚构桥(Prefabricated Steel Truss-concrete(PSTC)Composite Continuous Rigid Frame Bridge)采用全装配式施工,并通过焊接预埋于混凝土桥道板内的剪力联结钢构件,将预制混凝土桥道板与钢桁联结为一体,无需预留剪力键后浇孔洞和现浇预制桥道板间湿接缝。为探索一套适用于装配式钢桁-混凝土连续刚构桥的非线性动力模型建立方法,掌握全桥动力计算中的新型装配式栓钉剪力键(PCSS剪力键)、预制混凝土桥道板、拼接缝及桥墩的非线性模拟方法,基于前期已经开展的PCSS剪力键推出试验和精细化有限元分析,建立了钢桁-混凝土组合连续刚构桥中2 m节段PCSS剪力键的实体有限元模型,得到了顺桥向、竖向以及横桥向的荷载-滑移曲线、刚度及承载能力,并作为非线性弹簧单元的特征值代入全桥计算模型;借用动力分析中的P-M-M塑性铰模拟了预制混凝土桥道板间接缝可能出现的开裂,并利用Ucfyber程序计算塑性铰的P-M参数,代入有限元程序中计算得到P-M-M塑性铰特征值;利用以上方法,建立了l=386 m装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型,得到了该桥的动力特性。研究成果为后续研究该桥型的动力性能或抗震响应奠定了基础,亦可供同类装配式桥梁参考。

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。

装配式钢桁—混凝土组合连续刚构桥钢桁制作安装工艺

基于装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥依托工程-广佛肇高速公路青岐涌大桥,结合桥位较远、不能大尺度远距离运输的特点,研究了钢桁整体式制作的安装技术工艺,对杆件制作、工厂节段拼装、现场半桥拼装以及半桥钢桁吊装工艺进行了详细阐述。结果表明,整体吊装工艺可以适用于桥梁高度较矮、运输条件有限等场合,且钢桁线形控制精度高、合拢段构造简单,不失为一种快速建造桥梁方法。

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%.

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。

某装配式钢桁-混凝土组合连续刚构特大桥荷载试验检测技术研究

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥是一种新型桥梁,克服了传统的混凝土连续刚构桥普遍存在的难以根治的纵、横、斜裂缝和后期长期挠度过大的问题,而且由于现场拼装,不仅质量便于控制,而且大大缩短工期。本文以装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥为背景,介绍了该类型桥型荷载试验的实施过程,包括静载试验和动载试验的技术要点和试验方法,并根据实测结果与理论计算值的比较,按相关规范对桥梁整体性能进行评价,分析结果表明该桥各项测量指标均满足规范要求,结构处于正常弹性工作状态。

钢桁-砼组合连续刚构桥墩梁固结构造及分析

针对中等跨径的钢桁-砼组合连续刚构桥,通常可采用整体吊装的施工方法[1]。对比分析了现有的墩梁固结形式,结果表明现有形式不利于整体吊装施工,因此提出一种新型的墩梁联结构造,并通过有限元方法,将不同的墩梁联结形式在施工阶段及成桥阶段的力学行为进行了对比分析。结果表明,新型墩梁联结构造有利于钢桁-砼组合连续刚构桥的整体吊装施工,且能有效地改善墩顶处钢桁构件及桥墩的受力性能,具有较好的可行性和安全性。

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。

快速建造的钢混组合连续刚构桥装配方法及力学性能影响研究

为研究全装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥应用于特大跨径时的合理装配工序,揭示不同装配工序对桥梁结构性能的影响,建立了l=386m的装配式组合连续刚构桥有限元模型,模拟了6种不同的钢桁、预制桥面板安装工序以及钢混组合结整时机,以分析比较桥面板与钢桁的装配顺序、钢混焊接结整顺序对于桥梁跨中挠度、钢桁上下弦杆应力以及预应力度的影响。计算结果表明:桥面板与钢桁分节段同步施工时,可减小桥梁的上下弦杆应力和跨中挠度值,并提高刚度。但是同时会降低预应力度;桥道板分段焊接在跨中挠度值和上下弦杆应力方面表现出更好的性能,可以平均减小跨中挠度值29.90%,并平均减小上下弦杆应力35.49%,而且能够有效减小靠近桥墩节段的预应力损失;桥道板与钢桁分多段同步施工,合龙后一次性焊接桥道板不仅能保证预应力损失较小,还能提高全桥刚度,因此可推荐为特大跨全装配式钢桁-混凝土连续刚构桥优化施工装配方案,研究结果可为全装配式钢混组合梁桥推广应用提供技术参考。

大跨度铁路钢桁架-混凝土组合连续梁设计方案

钢桁架-混凝土组合连续梁是一种新型的桥梁结构形式,其具有刚度大、力学性能优良、用材节省、经济性良好等优点。本文以一座主跨246 m的铁路大桥为背景,从结构体系、主桁形式、桁高、主桁间距、主桁倾角、节间长度、下弦曲线等方面对钢桁架-混凝土组合连续梁桥的结构特点和关键参数进行了比选和计算分析。结果表明:该桥更适合采用连续刚构体系,负弯矩区通过增加纵向配筋允许开裂的方式更经济,并给出了各项参数的最优值。

装配式钢桁-混凝土组合连续钢构桥施工工艺

装配式钢桁-混凝土组合连续钢构桥在弦杆受力、节点水平剪力、稳定性和纵向力分配等方面还存在一些问题,需要对这些问题进行深入的研究和分析,对场地进行合理的布置,利用正确的钢桁梁分片、钢桁片立方布置等工艺,才能确保装配式钢桁-混凝土组合连续钢构桥的稳定性。

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。

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-混凝土连续组合桁梁桥受力性能优化

为有效改善钢-混凝土连续组合桁梁桥负弯矩区受力性能,以天津海河吉兆桥为例,总结连续组合桁梁桥的主要设计难点,并对传统的解决方案进行评述,在此基础上提出综合采用部分组合技术、双重组合技术以及优化施工工序3项措施对吉兆桥进行优化设计。采用MIDASCivil软件建立吉兆桥边上1榀组合桁架有限元模型,进行施工全过程分析,检验3项优化措施的有效性。对比分析结果表明,采用此3项技术措施可使混凝土桥面板在荷载短期效应组合下始终受压,下弦杆钢板最大压应力相比不灌混凝土方案降低了约25%。可见,合理采用此3项技术措施可显著降低钢-混凝土连续桁梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力和下弦杆钢板的压应力,从而有效避免混凝土桥面板开裂,改善下弦杆的稳定性。