波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭性能研究

以波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁为研究对象,开展抗扭性能试验和理论分析,并与波形钢腹板-钢管桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管混凝土弦杆组合箱梁抗扭性能进行对比;研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的扭曲破坏形态、截面类型、管内混凝土对组合梁抗扭性能的影响,并探讨波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法。结果表明,波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可等效为闭口箱形截面。扭曲破坏形态为混凝土桥面板沿与梁轴线呈45°方向斜向开裂,且纵向钢筋发生屈服。管内混凝土对组合梁抗扭刚度和抗扭承载能力具有一定的贡献度。基于线性刚度叠加方法,提出钢管混凝土组合抗扭刚度计算方法。根据波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可能发生的四种扭曲破坏形态,提出波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法,并将采用该文所提出的组合梁抗扭承载能力计算方法得到的理论计算结果与试验和有限元分析结果进行对比,误差不超过8.5%。

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%。

连续梁-钢管混凝土梁拱组合桥施工控制研究

连续梁-钢管混凝土梁拱组合桥的施工内容包括梁体分段浇筑、梁体合龙、拱肋组装、管弦混凝土灌注、吊杆张拉、路面铺装等。为了提高工程质量,研究过程在连续梁的顶板和底板、拱肋的上下管弦分别布设测点,通过高精度全站仪测量标高数据,对其进行线形控制。同时设置埋入式应变传感器,获取连续梁和管弦的应力数据。结果显示,线形实测值与理论值的最大偏差仅为10mm,整体可控。应力分布及变化趋势符合理论预期,满足施工要求。

隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点抗震性能

目的 研究隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(DTSCFSTC-SCB)节点的抗震性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比DTSCFSTC-SCB节点与隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢梁(DTSCFSTC-SB)节点的抗震性能,分析不同参数对其抗震性能的影响。结果 DTSCFSTC-SCB节点的承载力较DTSCFSTC-SB节点的承载力降低10%,延性系数提高6.8%;钢材强度、梁柱线刚度比对其抗震性能影响较大(25%~138%);隔板内(外)伸宽度仅在一定范围内对其延性影响较明显(13%~18%),隔板厚度仅在一定范围内对其承载力影响较明显(7%~8%),开孔率对其最大承载力、耗能能力影响较明显(4%~12%);轴压比、混凝土强度等级、含钢率、孔间距、孔壁距离对其抗震性能影响很小(1%~5%)。结论 该节点具有工程可行性,钢材强度、梁柱线刚度比是影响其抗震性能的主要因素。

四肢桁式钢管混凝土悬链线拱面内稳定性

为研究四肢桁式钢管混凝土(CFST)悬链线拱面内稳定性,采用有限元法开展桁式CFST悬链线拱在轴压或压弯作用下的面内弹塑性屈曲分析。基于试验数据与数值模拟验证模型参数,探讨平面内屈曲破坏模式,揭示屈曲机理;引入全拱和弦杆的归一化长细比,考虑弦杆屈曲影响的交互因数,得到轴压作用下的统一屈曲曲线;提出压弯作用下面内稳定承载力的交互作用方程。结果表明:斜腹管屈曲大幅降低稳定承载力;桁式CFST悬链线拱在屈曲破坏过程中总是存在弦杆变形,弦杆变形对稳定性的影响不可忽视;屈曲曲线可用于轴压桁式悬链线拱,交互方程可为一般荷载作用下的桁式悬链线拱提供较好的下限预测。该结果对四肢桁式CFST悬链线拱的面内稳定性设计具有指导意义。

大跨梁桁组合结构高铁斜拉桥主梁施工方案比选

西十高铁汉江特大桥主桥为(67+70+73+420+73+70+67) m斜拉桥,主梁采用预应力混凝土箱梁和加劲钢桁架组成的梁桁组合结构,钢桁架下节点与预应力混凝土箱梁采用PBL键连接。边跨及塔区混凝土主梁采用支架现浇施工,为选择合理的中跨混凝土主梁施工方案,提出5 m节段悬浇施工、10 m节段悬浇施工、5 m节段预制悬拼施工3种方案,从建设条件、结构受力、行车动力性能、桥面线形、施工工期和投资等方面对3种方案进行对比。结果表明:5 m节段预制悬拼施工方案的工期最短,但投资最高,且受建设场地和运输条件的制约;节段悬浇施工技术成熟,技术风险及质量风险低,相比5 m节段,10 m节段悬浇施工方案虽然投资略高,但能够有效节省工期达5个月,且结构受力性能、行车安全性及舒适性、桥面线形均满足相关要求,在保证施工监控精度的前提下,成桥线形也在可控范围内,该桥最终选择10 m节段悬浇施工中跨混凝土主梁。

密梁式型钢组合梁装配式桥梁结构施工关键技术研究

为研究密梁式型钢组合梁装配式桥梁结构施工关键技术,对青龙大桥试验桥施工工艺进行研究,阐述了此装配式桥梁钢筋混凝土桩基、钢管混凝土墩柱、预应力钢箱混凝土盖梁、密梁式型钢组合梁以及波折板钢筋网片加工、施工工艺流程,总结了各施工阶段施工技术要点及质量控制措施,与传统结构形式进行对比分析,为此类结构推广应用提供参考。

钢管混凝土桁式组合梁斜拉桥施工技术

把钢管混凝土以桁式组合梁的型式用于斜拉桥中是一种新的尝试,本文较为详细地介绍了钢管混凝土桁式组合梁斜拉桥基本结构型式,总结了钢管混凝土桁式组合梁的放样、焊接、组拼、防腐、平移、钢管混凝土的灌注、挂索和索的张拉三向预应力钢纤维混凝土桥面板的施工工艺,对同类型桥梁的施工有一些借鉴作用。

钢管混凝土桁式组合拱桥施工过程主拱圈变形的影响因素分析

天子山大桥是世界上第一座钢管混凝土桁式组合拱桥,且主拱圈采用两端分段悬拼至跨中合龙的施工方法。该文在该桥1∶20的试验模型上,分5段对主拱圈施工过程进行了模拟。通过对试验结果的线性回归分析,得到了施工过程中斜拉索力和其他荷载对主拱圈变形的影响规律。

钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变效应研究

为研究梯形截面的钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变效应,在薄壁箱梁理论的基础上,考虑钢桁腹杆的力学特性,应用改进的板元分析法建立畸变控制微分方程,并给出畸变解析解。通过ANSYS建立实体模型验证所推公式的正确性。结合数值算例,对比分析在均布畸变荷载作用下相同截面参数的钢桁腹-混凝土组合箱梁和传统混凝土箱梁的畸变翘曲正应力,并分析梁宽和钢腹杆俯角对组合箱梁畸变内力的影响。结果表明,相同截面参数下,由于组合箱梁钢桁腹杆的纵向刚度很小,其畸变翘曲正应力为混凝土箱梁的1.71倍;梁宽对畸变内力影响较大,当梁宽增加至4.5 m时,畸变双力矩和畸变矩分别增大至3.68倍和1.36倍,且前者在纵向上双峰的分布趋势逐渐平缓;腹杆俯角对畸变双力矩影响较大,当腹杆俯角增加至27°时,畸变双力矩减小了约14.3%,但其对畸变矩影响很小。

钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变效应分析

为研究钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变效应,根据其结构特性和力学特性,考虑共同工作区对组合箱梁腹杆纵向刚度的贡献,提出一种更适用于该类组合箱梁的畸变扇性坐标分布模式。采用新畸变中心定义符合钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变变形特征的畸变角,应用能量变分法建立畸变控制微分方程,并给出包含Krylov函数的初参数解。结合数值算例,分析钢桁腹-混凝土组合箱梁在均布畸变荷载作用下的畸变翘曲正应力,并通过有限元软件ANSYS验证所推导理论的正确性。通过改变腹杆壁厚、俯角等关键参数,探究其对畸变内力的影响规律。结果表明:按该方法揭示的钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变应力分布规律与ANSYS计算结果吻合良好;横向畸变框架刚度是影响此类箱梁畸变效应的主要因素,且其对钢腹杆几何特性参数较为敏感。

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。

钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算

为了研究钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算方法和影响其挠度变化的因素,将钢桁腹杆换算为具有等效厚度的换算钢腹板,对悬臂板纵向位移函数进行修正,再利用变分法原理推导综合考虑腹杆剪切变形和剪力滞效应的挠度计算公式.运用有限元软件ANSYS建立组合箱梁的有限元模型,对有限元数值计算值和理论计算值进行比较分析,并在此基础上研究高跨比和腹杆水平倾角对组合箱梁由腹杆剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度的影响.研究结果表明:对组合箱梁悬臂板纵向位移函数进行修正可提高挠度计算精度;对于处于合理高跨比的组合箱梁而言,其腹杆的剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度不可忽略;组合箱梁腹杆水平倾角仅会对腹杆剪切变形引起的附加挠度产生影响.

钢管混凝土桁式桥墩风速参数敏感性分析

为研究钢管混凝土桁式桥墩表面风压和风速分布随入流风速参数变化的敏感性,文中采用FLUENT 19.2建立结构风场模型,并通过改变入流风速和风向角的大小进行数值模拟计算和分析。结果表明,钢管混凝土桁式桥墩表面风压随入流风速大小的均匀增加呈非线性关系递增,且各根钢管构件均符合此变化规律,表面风速则随入流风速大小的均匀增加呈线性关系增加;而结构表面风压和风速随入流风向角的改变只在较小范围内发生波动,各根钢管构件符合迎风面积越大、压力越大的一般规律。

钢管混凝土桁式组合拱桥铝合金试验模型研制

针对天子山钢管混凝土桁式组合拱桥的全桥静动力试验模型的研制,介绍了该模型相关物理量相似比的计算方法和模型结构设计及关键工艺。目前已经完成了全部静动力试验,取得了令人满意的结果。

桁腹式组合连续梁对拼式节点受力性能研究

桁腹杆组合连续梁主要采用桁式腹杆代替混凝土箱梁桥的腹板受力,顶底板则采用预应力混凝土板,其中桁式腹杆是结构传力的关键构件。对桁腹式组合梁的节点形式进行了介绍,针对对拼式节点采用理论计算、有限元模拟及缩尺比模型试验等方法研究了节点的受力性能。研究结果表明,对拼式节点可以很好地适用于桁腹式组合连续梁,传力路径明确,在设计荷载作用下,节点各部件均处于弹性受力状态,节点初始屈服时的荷载为设计荷载的2.96倍,对拼式节点具有较强的承载能力,可用于桁腹式组合连续梁的设计。

钢桁腹式混凝土组合箱梁翼板纵向应力的计算方法研究

为研究钢桁腹式混凝土组合箱梁翼板纵向应力沿横桥向的分布情况,运用有限元软件ANSYS建立一座35 m等截面简支钢桁腹式混凝土组合箱梁的有限元模型,考虑斜向腹杆杆力作用会使翼板产生附加轴力及相应的附加应力,故利用能量变分法原理推导出组合箱梁的翼板纵向弯曲应力和纵向附加应力计算公式,并据此探讨适用于计算组合箱梁的翼板纵向应力的方法。将有限元值和理论值进行比较,吻合程度良好。研究结果表明,组合箱梁的下翼板纵向应力可采用纵向弯曲应力计算公式进行计算;为获得组合箱梁的翼板附加轴力,可将组合箱梁的钢桁腹杆和混凝土纵梁取出,认为两者通过节点构造共同构成平面桁架,翼板附加轴力即为平面桁架的弦杆杆力;组合箱梁的上翼板纵向应力可通过纵向弯曲应力和经修正的纵向附加应力叠加获得。

方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点抗连续性倒塌性能分析

以中柱失效工况下的方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点为研究对象,采用ABAQUS分析其抗连续性倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、节点破坏形态等,分析了楼板在组合节点连续性倒塌过程中的作用,并对影响组合节点抗连续性倒塌性能关键参数进行分析。结果表明:该类组合节点倒塌大致分为弹性阶段、弹塑性阶段、拱效应阶段、塑性阶段、混合机制阶段、悬链线效应阶段。楼板的拱效应可提升节点初期承载力,同时钢筋的拉结作用可以增强节点悬链线效应,但拉结作用的发挥与抗剪连接件有关,因此在设计施工中应重视楼板与钢梁连接的设计,确保其连接可靠,并更好地利用楼板的拱效应与悬链线效应。通过参数分析可知,增加钢梁强度与钢梁翼缘、腹板的厚度可以显著提高组合节点抗连续性倒塌性能。楼板混凝土强度的增加仅提高节点倒塌初期的承载力。

钢管混凝土拱梁组合桥拱脚构造设计及应力计算分析

浙江省杭州市320国道大桥为单跨161 m钢管混凝土拱梁组合桥,详细介绍了该桥拱脚构造设计特点、施工临时铰构造和拱脚混凝土防裂措施,采用ANSYS软件建立了拱脚实体有限元模型进行局部应力计算分析。分析结果表明,拱脚主拉应力、主压应力基本满足规范要求,局部应力集中区域超出了规范限值,根据应力分析结果对拱脚进行了优化设计,分析成果可为同类桥梁设计提供参考。

钢桁腹式混凝土组合箱梁的结构性能分析

以南京绕越公路江山桥为工程背景,运用有限元软件ANSYS建立该钢桁腹式混凝土组合箱梁的有限元模型,分析其腹杆的受力情况,并据此计算腹杆轴力竖向分量对各分析截面的抗剪贡献,然后研究荷载横向变位对组合箱梁剪力滞效应的影响,最后推导出组合箱梁钢桁腹杆的纵向弹性模量计算公式并计算实桥腹杆纵向弹性模量,判断钢桁腹杆的抗弯贡献。研究结果表明:组合箱梁的钢桁腹杆主要承受轴力作用;组合箱梁的截面剪力可近似认为由钢桁腹杆承担;荷载横向变位对组合箱梁上翼板的剪力滞效应影响较大;钢桁腹杆可认为不抵抗截面弯矩。