考虑混凝土收缩和徐变的钢混组合梁挠度分析

钢混组合梁需要设置预拱度以抵消荷载、混凝土收缩和徐变等因素导致的挠度。采用板壳单元和实体单元描述钢箱梁和钢筋混凝土桥面,建立大跨度钢混组合简支梁的有限元模型,并采用等效降温法和有效模量法分别描述混凝土收缩和徐变的影响,分析了长期挠度变化规律,并与实测值进行对比验证。结果表明,考虑混凝土收缩和徐变后的长期挠度仅为经验预拱度的58%,不利于成桥线型控制。

落石冲击下钢混组合梁桥桥面板动力行为及易损性分析

针对山区钢混组合梁桥上部结构面临落石冲击的威胁,开展了钢混组合梁桥桥面板动力行为及易损性分析。首先,基于已有冲击试验,提出并验证了适用于落石冲击桥面板的数值仿真分析方法。其次,建立了落石冲击某原型钢混组合梁桥桥面板的精细化有限元模型,分析了桥面板和剪力钉的损伤演化过程、破坏模式和动力响应。然后,讨论了混凝土强度、纵筋屈服强度、直径和配筋率、横筋配筋率以及配箍率等设计参数对桥面板抗落石冲击性能的敏感性和影响规律。最后,综合考虑桥面板几何与材料特性以及落石冲击荷载的随机性,基于响应面法和蒙特卡洛模拟开展了桥面板的易损性分析。结果表明:提高混凝土强度及配筋率,可有效地增强桥面板抵抗400 kJ能级落石冲击的性能;对于所考虑工况,当落石速度在10~25 m/s时,桥面板跨中峰值挠度与板厚比值低于0.75。

大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁制造关键技术

结合公司近几年生产制造的大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁结构,以禹门口黄河大桥为例,介绍了钢锚梁结构组成,分析了大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁制造重难点,针对该项目钢锚梁结构复杂、熔透焊缝多的特点,论述了大跨度钢混组合梁斜拉桥钢锚梁的制造关键技术,解决了加工制造过程中焊接变形及尺寸精度控制等诸多技术难题。

Ⅷ度区连续钢混组合梁桥抗震支座选型

以(42+60+42)m跨径的变截面钢混组合梁为例,采用MIDAS Civil有限元软件对桥梁进行时程分析,在桥梁设置有效防落梁设施的前提条件下,对桥梁边墩的抗震支座进行比选,涉及板式橡胶支座、滑板支座、高阻尼支座3种类型支座,以墩柱内力、梁端位移、工程费为评判标准,得到最合适的边墩支座,为同类桥梁的合理抗震设计提供参考。

钢混组合梁桥顶推施工监控技术研究

结合京哈高速沈山改扩建工程钢混组合梁桥顶推施工监控项目,对钢混组合梁桥顶推施工工艺、施工监控结构计算、应力及挠度监控等技术进行分析。为避免影响桥下车辆正常通行,该项目跨线钢混组合梁采用了步履式顶推法施工工艺。通过施工监控仿真模拟,监测顶推过程中的变形、应变,基于采集数据修正设计、施工参数,最终达到预期设计目标。监控实施过程中,所有应变监测点均为实时监测,并采用无线数据采集箱进行自动化收集,提高了监控的效率和准确性。

轨道交通钢混组合连续梁及剪力件设计探讨

由于钢混组合梁结构可以充分发挥混凝土和钢结构的性能优势,因此在轨道交通桥梁设计中逐步得到推广。目前对于轨道交通组合梁上部结构构造设计及计算参考较少,不同设计标准、规范针对剪力件的计算仍存在区别,因此有必要对上述问题进行分析探讨。本文结合国内某轨道交通项目(45+70+45)m钢混组合连续梁的设计,通过有限元软件建模计算,分析钢混组合梁的受力特点,并针对国内外不同规范对于钢混组合梁剪力件的抗剪承载力计算公式进行比较及探讨,以期为同类型桥梁设计计算提供一定参考。

建筑工程中钢混梁装配后力学性能分析

为了保障高层建筑的安全性,在施工中广泛应用大跨度的钢混梁结构。为准确分析钢混梁的力学性能,构建一种内剖面分析模型。在这种模型下,梁结构中的混凝土材料等效转化为钢材料,对其进行受力和变形分析,得到有关弯矩、挠度等力学性能指标的分析结果。采用ANSYS软件对高层建筑中的大跨度钢混梁进行有限元建模,并对装配后承受载荷及对应变形进行分析。结果表明:增加钢纤维的掺杂浓度,可以有效提高钢混梁结构承受变形的能力,使高层建筑安全性更高。

大跨度公铁合建斜拉桥钢混板-桁组合梁关键节点空间受力特性

针对大跨度公铁合建斜拉桥—主跨808 m洪奇沥特大桥新型钢混板-桁组合梁的关键节点—辅助墩顶钢混节点,采用ANSYS软件建立钢桁-混凝土板组合梁部分节段细化的全桥多尺度有限元模型,分析边跨组合梁节点在受力最不利工况下的受力规律及传力特性,并讨论下弦杆等杆件截面等结构参数变化对节点受力、传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,边跨组合梁辅助墩顶钢混节点处钢结构最不利Mises应力为265.9 MPa,混凝土局部最大名义拉应力为9.2 MPa,导致局部开裂而受力转移至钢结构;在辅助墩顶局部负弯矩影响下,内外节点板处应力总体呈“倒V”形分布,混凝土顶面及底面分别呈“鞍形”及“倒鞍”形分布;节点处下弦杆(含管内混凝土)、竖杆分别传递77.86%和40.15%荷载,为纵向、竖向主要传力构件;混凝土桥面厚度变化对自身应力影响明显,其厚度和下弦杆截面面积对纵向传力比影响大,竖杆截面面积对自身竖向传力影响相对明显;混凝土厚度及下弦杆、斜腹杆、竖杆截面为节点受力、传力的主要影响因素,其系数在0.8~1.1时,组合梁关键节点各构件应力及传力比均较为合理。

超高钢混风电塔筒液压导向系统研究

为了更加高效的利用高空风能,作为绿色清洁能源之一的风力发电,朝着风电机组单机容量越来越大、承载基础的塔筒建设高度越来越高的趋势发展。传统锥筒式全钢塔筒逐渐被预应力混凝土-钢组合塔筒所取代。预应力混凝土-钢组合塔筒兼具混凝土塔筒及钢塔筒两者的优势,具有承载力高、稳定性好、运输施工维护方便、建设成本低等特点,以适应较高高度风电场的需求,代表了未来风电塔筒结构发展的方向。由于高空风载荷大、风电机组的偏心载荷大等不利因素,导致提升过程中产生大弯矩和扭转的工况。因此,导向问题已成为预应力混凝土-钢组合塔筒建设中需要首先解决的技术难题。针对这一难题,创新研制了超高钢混风电塔筒导向液压系统,结合传感检测和智能控制算法,克服上述不利因素,依次将混凝土内塔筒和中塔筒提升到位,高质量地实现了国内陆上最高的国家电投鲁阳170 m高的风电钢混塔筒的安装。

市域(郊)铁路常用跨度钢混结合梁设计研究

研究目的:由于市域铁路建设主体的多样性和城市间规划、经济、环境等诸多差异性,为推进市域(郊)铁路建设发展,需要编制市域(郊)铁路常用跨度通用图用来指导和统一全国市域(郊)铁路常用类型桥梁的设计,提高社会整体效率。结合前期研究成果,对钢混结合梁常用截面形式进行分析研究,确定市域(郊)铁路常用跨度钢混结合梁的结构构造及截面尺寸,据此编制市域(郊)铁路常用跨度钢混结合梁标准图。研究结论:(1)市域(郊)铁路常用跨度钢混结合梁截面形式推荐采用双工形和单箱形;(2)计算结果表明,市域(郊)铁路常用跨度双工形和单箱形钢混结合梁结构的强度、刚度及动力性能均满足规范要求;(3)市域(郊)铁路常用跨度双工形和单箱形钢混结合梁的用钢量较省,经济性较好;(4)本研究成果可用于指导市域(郊)铁路钢混结合梁结构设计。

钢混组合梁高性能桥面板湿接缝界面强化方式

针对钢混组合梁高性能桥面板湿接缝界面初裂强度较低的问题,提出采用界面加强筋构造措施强化其抗裂性能。为了研究湿接缝界面不同构造形式加强筋抗裂性能和破坏机理,开展了4个局部足尺模型的轴心受拉试验。通过试验研究验证了湿接缝界面是预制桥面板薄弱部位,同时界面加强筋构造措施可以强化其抗裂性能;通过荷载-位移曲线研究了不同加强筋构造措施下湿接缝处的破坏机理。结果表明:湿接缝界面作为薄弱部位,初始裂缝首先出现于新旧混凝土交界面处;采用墩头加强筋强化后界面开裂荷载比未强化模型提高了276%。

三塔悬索桥中塔钢混结合段受力性能评估与分析

为了对马鞍山长江大桥中塔钢混结合段在运营期的状态进行评估,通过现场检测与数值分析相结合的方法,开展了结合段的受力状态分析。研究表明:当前现场检测状态下,中塔钢混结合段的无黏结预应力钢绞线在运营阶段的拉力符合伽马分布,运营期状态有效预应力损失为15%;中塔钢混结合段在运营期均处于受压状态,结构具有良好的抗裂性;结合段的混凝土压应力均在14.5 MPa以内,钢构件的应力均在210 MPa以内,结合段具有良好的工作性能和安全性。

变截面不等宽连续钢混组合梁结构分析与研究

首先介绍了钢混组合梁桥的研究背景以及工程概况,对组合梁建立了Midas Civil有限元模型,对钢混组合梁的结构进行了验证,同时对组合梁施工阶段的力学性能进行了分析。结果表明,该钢混组合梁桥满足规范要求,施工过程中钢梁以及桥面板的最大拉应力出现在墩顶位置处,最大压应力出现在跨中;施工过程中组合梁最大位移发生在跨中,且随施工的进行跨中位移逐渐增大;各个施工阶段中最大拉压应力以及最大位移均出现在二期完成阶段。

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。

钢混组合梁斜拉桥非对称张拉施工控制的拉索索力统计敏感性分析

针对非对称张拉施工斜拉桥存在的主梁和桥塔线形控制难题,以某大跨度钢混组合梁斜拉桥施工控制为例,开展了拉索索力统计敏感性分析研究。以斜拉索索力为设计参数,综合采用均匀试验和正交试验设计方法以及多元线性回归和极差分析显著性检验方法,对成桥和施工阶段主梁和桥塔截面的内力、位移进行统计敏感性分析。结果表明:提出的索力统计敏感性分析方法可准确获得成桥和施工阶段的敏感性索力参数;对于成桥阶段,S10、MS10、S9号斜拉索索力为结构线形的敏感性参数;非对称张拉施工时,S10、MS10、S9、MS9、S8、MS8、S5、MS5号斜拉索索力为影响主梁和塔顶截面位移的敏感性参数;若采用对称张拉施工,S10、MS10、S8、MS8、S9、MS9、S7、MS7号斜拉索索力则为影响主梁和塔顶截面位移的敏感性参数。

高墩钢混组合梁桥铺装混凝土吊挂现浇施工技术分析

钢混组合梁的作用是通过钢梁与混凝土桥面板共同受力来抵抗梁体下挠,其具有截面尺寸小、自重轻、跨度大、承载力强、钢材和混凝土用量少、施工周期短等优势。以尖山沟特大桥引桥为研究对象,为克服高山峡谷环境下施工作业空间受限、支架搭设难度大、施工安全风险高等传统支架法施工的不利因素,深入分析钢混组合梁受力特性,创新采用吊挂法现浇铺装混凝土,以供类似工程借鉴。

带楼板装配式钢混组合节点抗震性能分析

为了研究楼板组合效应对模块化钢混组合十字形节点抗震性能的影响,在已有试验研究基础上,通过ABAQUS软件建立了模块化钢混组合十字形节点的三维实体模型并进行可靠性验证。在此基础上,分析了轴压比、楼板宽度、楼板厚度和配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明,轴压比对节点抗震性能影响显著,轴压比大于0.4时,节点塑性转动性能随轴压比的增大而降低。当楼板宽度增大为1200 mm时,承载力和初始刚度分别降低约25.3%和28.5%,但其对节点的延性和承载力退化影响较小。楼板厚度和配筋率对节点抗震性能影响均较小,可忽略不计。

车-桥耦合作用下曲线钢混组合梁桥支座动态行为分析

针对曲线钢混组合连续梁桥在车辆动载作用下的支座动态响应问题,分别构建考虑桥面横向超高和纵向高程变化的桥梁精细化有限元模型和基于实际重载车辆多刚体实车模型,采用基于弹性地基梁理论的Fiala轮胎模拟胎-路接触关系,从而建立车-曲线桥动力学耦合模型,探究车速、偏载与路面不平顺对支座响应的影响。研究结果表明:车辆行驶在支座附近,径向反力与竖向反力较大,车辆行驶在跨中,切向反力较大;三种支座反力的最大值均随车速提高而增大,对径向反力和切向反力影响较大,对竖向反力的影响体现在内侧的支座反力降低而外侧支座反力增大;三种支座动反力随路面不平顺增大而增大,路面不平顺激励对径向反力与竖向反力影响较大,对切向反力影响较小;行车偏载对径向、切向反力影响很小,而对支座间竖向反力的分配影响较大。

钢混组合桥梁大直径栓钉焊接残余应力研究

文中以某钢混组合梁桥为背景,依据该桥大直径栓钉焊接施工方式与焊接工艺参数,建立大直径栓钉焊接顺序热力耦合有限元模型,研究大直径栓钉焊接温度场与残余应力场的大小及其分布规律,探讨大直径栓钉焊接残余应力的产生机理.结果表明:大直径栓钉焊接加热过程中,高度集中的热流持续输入,焊接熔池周围等温面呈椭球面分布,熔池内部材料屈服,熔池边缘Mises等效应力峰值达到304.7 MPa,在焊接区域产生径向压缩残余应力.大直径栓钉焊接冷却过程中,由于热对流与热损失,熔池从液相重新转变为固相,栓钉与母材逐渐冷却至环境温度,焊接区域Mises等效应力逐渐增大至常温下材料的屈服强度值358 MPa,在焊接区域产生径向拉伸残余应力.

预制装配式钢混组合梁桥施工方案及质量控制措施

以50m简支钢混组合梁为实例,结合钢混组合梁施工方案,首先分析钢梁安装安全风险、钢梁线性控制、焊接施工质量等施工技术重难点和解决措施,并重点总结钢梁制造与吊装,组合梁桥面板的预制、存放与安装,现浇缝混凝土技术要求,预埋件及临时连接件等钢混组合梁制造、安装关键技术及安全质量控制措施。通过对钢混组合梁施工方案、工艺流程、技术难度及对策、质量控制措施的阐述,形成了一套适用于大跨度钢混组合梁施工作业方案。