混合梁斜拉桥微膨胀UHPC灌注钢混结合段的时变效应

为明确微膨胀超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete,UHPC)灌注材料的收缩徐变对混合梁斜拉桥钢混结合段长期性能的影响,以湖北武穴长江公路大桥为工程背景,开展材性试验与结构反应实测。基于一种全桥杆系+局部空间网格的多尺度有限元建模方法,对不同灌注材料收缩徐变下钢混结合段的时变效应进行分析研究。研究结果表明:实桥所采用的微膨胀UHPC在测试龄期内膨胀应变呈现出先增后减且始终保持膨胀的趋势,在约5 d龄期时达到最大膨胀应变292.6με,至1 080 d时为83.8με;徐变系数在前50 d龄期内增长较快,至1 080 d时为1.63。灌注材料的收缩可在结合段内部产生显著的次应力,表现为内填混凝土的拉应力和钢格室的压应力;徐变则会导致混凝土应力松弛而使一部分恒载压应力向钢结构转移。运营20 a后,钢混结合段内填普通混凝土存在较高的开裂风险。未作收缩控制的普通UHPC虽亦出现拉应力,但未超过其抗拉强度,抗裂安全系数仍可达到1.5以上。而微膨胀UHPC处于受压状态,不存在开裂问题。微膨胀UHPC的应用,既可改善内填混凝土的抗裂性能,又有助于常规钢混结合段的结构优化,大幅减少材料用量和结构自重。

钢混结合梁斜拉桥索梁锚固区的受力性能分析

以某钢混结合梁斜拉桥为工程背景,利用ANSYS软件建立索梁锚固区的空间有限元分析模型,在最不利荷载作用下,对索梁锚固区的受力性能进行线弹性分析;在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,进行了极限承载能力分析;锚拉板分别采用Q370qE和Q500qE结构钢时,对其受力性能进行对比研究。研究结果表明:在最不利荷载作用下,锚拉板与锚拉管焊缝连接的圆弧过渡区出现应力集中,达到材料的屈服强度,但其他区域VonMises应力水平在170MPa以内;索梁锚固区的极限承载力约为设计荷载的3.17倍,结构具有较高的安全储备;锚拉板材料采用Q500qE结构钢时,可确保索梁锚固区结构安全、可靠。

钢混结合内支撑在深基坑支护工程中的施工应用

大型深基坑支护工程施工中,内支撑体系通常采用混凝土内支撑,但混凝土内支撑存在资源浪费大、工期慢、支护费用高等缺点。通过对某项目混凝土内支撑与钢混支撑相结合的内支撑设计方案比选及钢混支撑相结合的内支撑施工技术应用分析,阐明钢混结合内支撑在深基坑支护工程发挥的重要作用及优点,以期为相关深基坑支护工程施工提供参考。

斜拉桥钢混结合段施工技术分析

近年来,桥梁工程日渐复杂,逐渐向着现代化永久化方向发展,尤其随着桥梁建设规模不断扩大,对桥梁基础设施提出了更严格的建设要求与标准,各种新型施工工艺和施工技术纷纷涌现出来。而斜拉桥作为现代化桥梁工程的典型,施工建设过程必须重点关注钢混结构段的处理与建设,从而显著提升桥梁结构的稳定性。本文将以具体工程建设为例,分析斜拉桥钢混结合段的施工特征和技术难点,并对各环节的施工技术进行详细论述,以供类似工程参考借鉴。

城市轨道交通钢混结合梁计算分析

某城市轨道交通为跨越结构物采用50m钢混结合梁,为研究其在施工阶段和使用阶段安全性、稳定性,采用Midas Civil软件建立了整体空间有限元模型,按照线弹性进行了分析。结果表明,在施工阶段,钢箱梁最大应力为113.28MPa,混凝土桥面板最大应力为1.57MPa,满足要求;在使用阶段,混凝土桥面板最大压应力为4.19MPa,最大拉应力为4.27MPa,最大裂缝宽度为0.171mm,钢箱梁最大压应力为137.28MPa,最大拉应力为142.94MPa,均满足要求;静活载作用下,最大挠度为12.7mm,满足规范要求;刚度、整体稳定及抗倾覆验算也均满足要求。

独塔斜拉桥钢混结合段主梁支架施工关键技术研究

为探究独塔斜拉桥钢混结合段主梁支架法施工过程中支架施工安全性和受力性能,首先结合某独塔斜拉桥工程概况,论述了钢混结合梁基本情况,并对结合段支架施工关键方法和施工支架进行了论述,其次研究了钢混结合段施工支架可能承受的荷载情况及对应荷载值,最后基于有限元模型探究了施工荷载组合下钢混结合段支架的受力性能。研究表明:独塔斜拉桥钢混结合段采用支架现浇施工时,要在总体设计方案中明确具体施工工艺流程和支架基本参数;设计的钢混结合段支架在最不利荷载组合下的最大组合应力值为128MPa,管立柱稳定应力为141MPa,贝雷梁各杆件轴力最大值为361kN,均未超过容许值。

高铁大跨度斜拉桥主梁钢混结合段力学性能研究

为研究4线高速铁路混合梁斜拉桥新型钢混结合段的力学性能,以主跨672 m的安九铁路鳊鱼洲长江大桥主梁钢混结合段为背景,开展局部缩尺静力和疲劳模型试验,并结合有限元分析钢混结合段的应力分布、滑移开裂及疲劳性能。研究结果表明:最不利工况下,结合段钢构件应力沿横向分布不均且边箱处最大,沿纵向在承压板处产生突变,承压板传力作用显著;最大负弯矩工况下,钢构件的实测应力在1.8倍逐级加载过程中均呈线性变化。钢混间最大滑移仅为0.065 mm,结合段钢混间协同变形良好;挠度结果反映结合段具有良好的刚度并整体呈弹性受力状态;混凝土段顶板于1.4倍最大负弯矩加载时开裂,1.8倍加载下裂缝纵向分布形态表明结合段受力优于钢过渡段。活载最不利工况下,边箱顶板处为主要疲劳敏感区域,钢过渡段水平隔板在疲劳165万次后发生开裂,其余钢结构未开裂;混凝土在疲劳50万次后即开裂,但裂后劣化并不显著;剪力钉和PBL连接件抗疲劳性能良好。钢混结合段具有良好的承载能力及抗疲劳性能,传力合理,可为类似结构提供参考。

自锚式悬索桥钢混结合段受力性能试验研究

为保证混合梁在钢混结合段内力传递平顺,本文以海南省琼海市博鳌乐城先行区乐城大桥为依托工程,通过模型试验和精细化有限元分析研究了自锚式悬索桥钢混结合段的受力特性。根据应力等效原则设计制作部分截面1∶4缩尺试验模型,分级加载至1.7倍承载力工况得到试验模型的应力、变形、破坏模式并与有限元分析结果对比,建立全桥截面节段模型分析钢混结合段的传力机理。结果表明:承载力工况下,乐城大桥钢混结合段受力合理、结构安全;该钢混结合段受负弯矩影响大,潜在破坏模式为钢梁顶板与混凝土梁顶板在钢-混连接面的分离;预应力钢束是保证弯矩传递的重要措施,其余钢梁内力通过承压板与剪力钉逐步传递至混凝土。本文研究成果可为同类桥梁的设计优化和施工监控提供参考。

大跨混合连续箱梁桥钢混结合段传力机理试验与分析

依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理.结果表明:承载能力极限最大弯矩组合工况下,试验模型混凝土梁段全截面受压,结合面处顶板混凝土最大压应力为-23.6 MPa、底板钢板最大拉应力为115.8 MPa,均小于材料的设计强度;加载至1.4倍承载能力极限状态工况,钢混结合段试验模型并未出现明显破坏,各关键截面测点的荷载-位移/应变曲线基本呈线性关系,结构始终处于弹性工作状态,表明该钢混结合段的设计具有充足的安全储备;同时钢混结合段沿纵桥向分布的各截面竖向变形没有明显突变,说明该钢混结合段传力平顺,可保证主梁刚度从混凝土箱梁段到钢箱梁段的平稳过渡.相关研究成果可为今后此类混合连续箱梁桥的设计与施工提供参考.

混合-叠合梁斜拉桥钢混结合段受力性能与构造参数研究

钢混结合段是混合-叠合梁斜拉桥加劲梁关键衔接部位,内部构造和受力状态复杂、结构参数影响不明确。为研究无格室后承压式混合-叠合梁斜拉桥钢混结合段的受力特性和传力机制,明确构造参数的影响,以主跨400m双塔双索面混合-叠合梁斜拉桥双肋型边主梁无格室后承压式钢混结合段为研究对象,通过数值模拟,分析了最不利轴力荷载工况下钢混结合段的应力和变形规律、传力机制及构造参数的影响。结果表明:最不利轴力荷载工况作用下,钢混结合段各构件应力在合理范围内,竖向变形无明显突变,刚度过渡平顺,承载能力满足设计要求且有较大的安全储备;轴向力传递承担比例由大到小依次为:桥面板、承压板、剪力钉和PBL剪力连接件;承压板厚度为60~100mm时,剪力连接件抗剪刚度适度增加;加劲肋板厚为28mm时,承压板受力明显改善。

拱桥钢混结合段受力性能研究

以广东某拱桥设计为背景,通过对拱脚拱肋、PBL钢板、桥台以及混凝土桩有限元模拟,分析了拱桥梁端钢混结合段区域的受力性能。结果表明:拱脚拱肋顶板的应力变化复杂,桥台顶部和底部与PBL埋入钢板位置存在拉应力,但整体上应力满足要求,结构具备较高的安全储备。

地铁轻轨钢混结合梁多支座更换关键技术

结合某地铁轻轨桥梁支座更换工程实例,介绍了在地铁夜间非通行的空窗期内分批更换钢混结合梁下多个支座的关键技术,详细阐述了该项目中顶升点的设计、多个支座的更换顺序、支座更换的工艺流程、施工组织以及相关部门配合等,并对工程实际实施效果进行总结,为今后类似地铁及铁路桥梁的多个支座成批更换项目提供参考价值。

红莲大桥钢混结合段施工工艺与质量控制研究

该文针对红莲大桥钢混结合段施工位置周边环境复杂、吊装定位困难、焊接施工困难和混凝土配合比设计难度大等难点。详细介绍水中钢管桩、钢梁吊装、钢箱梁焊接和混凝土施工的关键施工工艺。提出钢混结合段施工质量控制的方法,包括桩位和垂直度的检查、梁下缘轴线和梁顶轴线的控制、混凝土配合比设计的优化、振捣工艺的控制和混凝土养护的加强。

轨道交通钢混结合连续梁设计及关键技术研究

钢混组合结构因能充分发挥混凝土和钢结构的材料性能优势而被越来越广泛应用。施工过程中大节段钢梁吊装,对路口的交通影响较小等优点使得钢混结合梁在城市建设中占据重要地位。在轨道交通桥梁中,混凝土桥面板能很好的与轨道结构相适应。结合长沙市轨道交通1号线北延一期工程高架区间跨开顺路口的(40+60+40)m钢混结合连续梁,分析钢混结合连续梁的结构受力特性。研究了采用不同措施如桥面板分段浇筑、正弯矩区压重、支点顶升落架、支点双结合、使用抗拔不抗剪连接件等对改善负弯矩区桥面板受力的优劣势。研究结果表明,钢混结合连续梁在城市轨道交通中的应用良好;采用支点顶升落架、支点双结合两个措施对改善桥面板受力效果最优。

斜拉悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力分析

为了解斜拉-悬索协作体系桥梁塔-基钢混结合段受力情况,根据某实际工程,利用ANSYS软件建立塔-基钢混结合段的三维实体有限元模型,分析计算其在最不利荷载工况下的力学特性。结果表明:运营阶段的作用效应组合工况为塔-基钢混结合段受力最不利荷载工况;塔-基钢混结合段的钢箱部分受力呈近承台面应力水平低、近结合段上分界面应力水平高的分布规律,钢箱部分最大Mises应力小于材料屈服强度;主桥塔钢箱内填混凝土在钢混结合段上分界面处及与承台顶面交界面因尺寸突变均出现小范围点状拉应力集中,峰值达8.5 MPa;最大主压应力为16.8 MPa,均小于规范限值。在不考虑极少位置应力集中开裂的情况下,塔-基钢混结合段受力安全。

大跨度简支钢混结合梁整体吊装施工技术

本文旨在解决某某地铁高架段路况复杂、跨既有道路及河道多、吊装施工场地受限较多的问题。内容涵盖整体吊装方案设计、吊装参数计算、吊车选型等关键步骤。综合考虑到地形地貌、地理位置、梁体尺寸,确保吊装方案的可行性与安全性。详细计算梁体重量、重心位置、吊装高度等参数,选择适合的吊车类型,如液压起重机、履带式起重机等。吊装关键施工技术、钢箱梁现场拼装控制技术,制定严密安全预案,培训施工人员,确保施工过程安全可控。

大跨度自锚式悬索桥椭圆塔钢混结合段受力性能分析

在建的万龙大桥主桥为世界最大跨度自锚式悬索桥,同时也是世界首座采用椭圆形钢桥塔的空间主缆自锚式悬索桥。本桥椭圆塔钢混结合段采用承压传剪式,存在以下技术难点:椭圆塔塔底弯矩大,钢塔底部存在较大的拉应力,拉应力传至混凝土中容易引起开裂,承压传剪式钢混结合段传力机理复杂。为研究大跨度自锚式悬索桥椭圆塔钢混结合段的受力性能,本文采用非线性数值仿真方法进行了分析,分析结果表明:(1)对于剪力钉和PBL剪力键,可以采用梁单元和植入式梁单元两段式模拟方法来模拟其刚度;(2)对于承压板与混凝土接触面的只受压非线性接触关系,采用只受压弹性连接单元模拟是一种简便有效的方法;(3)钢混结合段各构件应力状态合理,承压板与混凝土之间保持紧密贴合,结合段受力性能良好,满足设计要求;(4)钢混结合面处51.80%的轴力和54.83%的弯矩通过承压板直接承压作用传递,其余荷载通过剪力钉和PBL剪力键的传剪作用逐渐传至塔座混凝土中。

空间异形桥塔钢混结合段空间受力分析

针对斜拉桥桥塔钢混结合段构造受力复杂问题,以如意岛跨海大桥主桥异形桥塔的钢混结合段为研究对象,采用空间有限元方法,建立全桥空间杆系模型进行整体静力分析,确定钢混结合段最不利荷载工况,得到荷载边界条件;再利用Midas/FEA建立三维实体模型,进行受力分析,明确结合段混凝土、钢板及钢绞线的受力情况。分析结果表明:该桥塔钢混结合段构造方式合理,混凝土、钢板及钢绞线的应力水平均较小,结构安全可靠。

部分斜拉桥钢混结合段受力分析

混合梁斜拉桥充分发挥利用了混凝土和钢材两种不同材料的特性,成为许多大跨桥梁优化选择的最佳方案,近年来在世界各地得以广泛应用。本文基于某部分斜拉桥方案设计,对该部分斜拉桥钢混结合段在最不利荷载组合工况下的受力特点和传力机理进行分析,研究其在外力作用下内力的传递过程,结果表明结合段整体应力较小,结合段强度满足要求,传力过程中承压板主要传递轴力,而顶底板及腹板主要传递剪力和弯矩。

大跨度铁路钢箱梁混合斜拉桥钢混结合段模型试验研究

为研究大跨度铁路钢箱梁混合斜拉桥钢混结合段的承载能力,本文以甬江特大桥钢混结合段为研究对象,设计制作相似比1∶5的全截面缩尺模型并进行有限元分析和试验研究,分别考察正常使用工况、超载工况及破坏工况下钢混结合段正应力分布情况及承载能力。结果表明,该桥钢混结合段设计构造合理,传力可靠,具有足够的安全储备。本文研究成果为本桥钢混结合段的设计和施工提供了重要的参考价值和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导作用。