预弯波形钢腹板钢箱-混凝土组合轨道梁设计及截面参数分析

针对跨座式单轨交通系统中钢箱-混凝土(钢-混)组合轨道梁自重大、体外预应力施加困难等问题,提出梁宽为1250 mm的预弯波形钢腹板钢-混组合轨道梁。基于数值模拟方法,初步设计了轨道梁数值模型,对轨道梁进行承载力计算和自振特性分析,验证结构设计的合理性。在结构布置合理的基础上,通过对轨道梁内置钢箱截面参数进行分析,总结轨道梁承载力变化规律,并与初始截面对比获得轨道梁最优截面形式。结果表明:轨道梁结构设计合理,截面参数满足结构强度、刚度要求;轨道梁动力特性满足结构设计要求,在加入横撑与平联结构后可运用于实际工程。由于钢板厚度对轨道梁局部应力具有一定影响,因此提出适用于组合轨道梁的优化设计方案,与初始设计方案相比,用钢量减少了25.3%(约为3.26 t)。

充填式钢箱-混凝土组合梁抗裂性能研究

为研究充填式钢箱-混凝土组合梁抗裂性能,对2片部分充填混凝土和1片全截面充填混凝土的钢箱组合梁进行静载试验。观察梁的裂缝形成过程,统计裂缝发展数量,得到荷载-裂缝宽度曲线、荷载-挠度曲线等相关试验数据。试验表明:配筋率越高,则其控制裂缝的宽度相对越小,裂缝数量相对越多,裂缝扩展速率越缓慢。部分充填式比全截面充填式钢箱组合梁的变形更小、刚度更大,在实际工程设计中,合理控制混凝土填充高度,有利于发挥材料的受力性能。

小曲率半径钢箱-混凝土组合梁跨高速悬臂拼装技术研究

钢箱-混凝土组合梁桥依据其受力耐久性能好、可塑性强、施工便易等优点成为现代互通匝道桥等跨线道路的设计首选。马鞍山枢纽工程小曲率半径下钢箱-混凝土组合梁对线型及外观要求较高,且各工序之间互相衔接交接紧密,工艺较为繁琐,对项目施工规划提出了较高的要求。针对道路交通条件复杂、桥梁安装定位及线型控制难等难点,本工程从钢箱组合梁节段分段设计、临时支撑体系设计以及施工稳定性三方面提出解决方案,综合运用BIM以及三维扫描技术智能化辅助设计和施工质量控制。

中小跨径钢箱-混凝土组合梁闭口与开口截面对比分析

对一种钢箱-混凝土组合梁的受力过程开展理论分析研究,为我国中小跨径钢箱-混凝土组合梁的设计和应用提供参考。对闭口和开口钢箱截面进行对比分析发现,闭口截面相比开口截面,虽增加少量用钢量,但减低了钢梁应力水平,减少了焊缝数量,进而减少了焊接问题的出现,适用于中小跨径钢箱-混凝土组合梁桥的建设。

钢箱-混凝土组合梁桥滑移效应分析

为研究滑移效应影响下钢箱-混凝土组合梁桥受力行为及滑移分布规律,利用ABAQUS有限元软件建立以枣木高速段某60m钢箱-混凝土组合梁桥为背景的数值模型,对其弹性阶段进行计算分析。由计算结果可知:随着荷载持续增加,桥梁的纵桥向滑移量、挠度及应变均逐渐增大;滑移量在跨中位置几乎为0,向两端逐渐增大,偏心加载会使所偏方向外侧翼缘的滑移量比内侧翼缘更大;随栓钉间距减小,相同荷载下桥梁的挠度及应变减小,偏心加载比中心加载对桥梁力学性能产生的影响更大。

钢箱-混凝土组合梁初步设计与应用

钢箱-混凝土组合梁是一种结合了叠合式组合梁与钢管混凝土特点的新型组合截面梁。综合介绍该新型组合截面梁抗弯、抗剪、抗扭及局部屈曲等受力特性的理论与试验研究成果现状,同时指出在黏结滑移、收缩徐变等性能、连续梁内力重分布等方面的研究上的不足。基于研究成果,提出钢箱-混凝土组合梁抗弯构件的尺寸拟定、应力、变形验算、承载力计算等的初步设计理论与计算公式。介绍其在吊车梁中的应用与荷载试验情况。工程实践表明,通过合理设计,钢箱-混凝土组合梁完全能够应用于实际工程。

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。

钢箱-混凝土梁局部屈曲分析与试验研究

新型钢箱-混凝土梁通过在钢箱受压区部分充填混凝土,既有效地提高了受压区钢板的稳定性,又较好地发挥了混凝土的抗压能力,大大地改善了构件的抗弯性能。通过4根钢箱-混凝土梁和2根钢箱梁试件的试验研究,考察了钢箱-混凝土梁受力全过程的特点,着重研究钢箱-混凝土梁钢板的局部屈曲特征,其屈曲行为类似于刚性基底上非受载边弹性约束的单向受压板的屈曲行为,用能量法建立了刚性基底上沿非受载边弹性约束、面内受压矩形板的屈曲强度计算公式,研究结果表明,钢箱-混凝土受压区局部稳定性明显提高,所提出的方法用于顶板局部屈曲强度计算,计算结果与试验结果较吻合。

钢箱-混凝土组合梁力学性能分析与试验研究

通过对4个钢箱-混凝土组合梁和两个空钢箱梁的抗弯承载能力试验研究,考察了钢箱-混凝土组合梁的力学性能.试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度以及良好的延性.用数值积分方法,考虑材料非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力全过程的行为进行了理论分析,分析结果与试验结果基本相符.提出了梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.

钢箱-混凝土组合梁正截面强度设计理论与试验研究

基于钢箱-混凝土组合梁的基本特性,提出了正截面强度设计理论,并分析梁宽厚比、混凝土套箍效应对正截面强度的影响,提出了该类组合截面的合理尺寸选择原则,分析表明钢箱-混凝土组合梁较空箱的承载力有明显提高,其受力性能明显改善。同时进行3根大比例钢箱-混凝土组合梁的模型试验研究,试验研究表明:钢箱-混凝土组合梁具有良好的抗弯性能和延性,极限承载力提高显著。钢箱-混凝土组合梁通过进一步的试验与理论研究有广泛的应用前景。

钢箱-混凝土组合梁抗弯承载力理论与试验研究对比分析

基于当前型钢-混凝土组合结构和钢管(方)混凝土结构在用于梁类结构方面存在的问题,提出了钢箱-混凝土组合截面梁,探讨该新型组合截面梁的抗弯性能及极限承载力。介绍了4根钢箱-混凝土组合梁(简支梁)的抗弯试验研究,并与理论计算结果进行了对比分析。对比研究结果显示:钢箱-混凝土组合梁的实测应力应变分布规律与理论分析基本一致,钢箱-混凝土组合梁正应变变化满足平截面假定;梁抗弯过程中内填混凝土与钢箱室壁粘结可靠;荷载位移关系(M-f曲线)与理论分析结果接近,梁具有良好的延性;极限抗弯承载力略高于理论结果,表明提出的考虑套箍效应的理论承载力计算公式可行且偏于安全。钢箱-混凝土组合梁通过进一步的试验与理论研究,具有广泛的应用前景。

基于塑性理论的钢箱-混凝土组合梁抗弯强度计算

为研究钢箱-混凝土组合梁的结构性能,分析其强度的主要影响因素,利用截面数值积分方法,考虑材料非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力全过程的行为进行了理论分析,分析结果与试验结果基本相符;基于塑性理论提出了梁抗弯强度实用计算公式,计算结果与试验结果吻合良好;利用计算公式对钢箱-混凝土组合梁顶板、底板、腹板厚度、混凝土强度等主要参数对梁的抗弯强度的影响进行了分析,结果表明,钢板厚度变化对梁的强度的影响强弱依次为:底板>腹板>顶板,提高混凝土强度可以明显提高梁的强度。

双层钢箱-混凝土组合墩双向拟动力试验研究

双层钢箱-混凝土组合墩具有强度高、延性好、抗震及抗爆性能优越等特点,是一种理想的可满足"多灾害防御"理念的桥梁墩柱形式。本文主要考虑钢管壁宽厚比、截面长宽比和长细比等参数,进行了3根双层钢箱-混凝土组合墩的双向拟动力试验研究,并基于Opensees平台,考虑界面粘接、钢板屈曲等的影响进行了此类墩柱的非线性动力时程响应分析,综合来考察其在地震作用下的加速度响应、位移响应、滞回特点及耗能能力。结果表明:双向地震动作用下,双层钢箱-混凝土组合墩柱的墩底出现钢板屈曲、开裂和混凝土压碎等现象,破坏时墩底出现塑性铰;墩柱两个方向的滞回曲线均比较饱满,表明钢箱-混凝土组合墩柱总体具有较好的滞回耗能能力;模型墩柱的加速度与位移响应计算结果与实测结果吻合较好,表明基于带塑性铰的纤维梁单元可以较好地预测双层钢箱-混凝土组合墩柱的抗震性能。本文研究可为双层钢箱-混凝土组合墩柱的抗震设计和工程应用提供参考。

部分充填式钢箱-混凝土组合梁的负弯矩区裂缝宽度

对4根反向加载的部分充填式钢箱-混凝土组合梁进行单调受弯试验,并对影响组合梁负弯矩区裂缝的因素进行分析.根据试验与理论分析,完善考虑混凝土收缩应力的部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩区开裂弯矩计算方法.对负弯矩区不同力比的组合梁裂缝宽度试验观测值与各文献计算值进行对比.结果表明:力比是影响组合梁裂缝发展的主要因素,栓钉的布置和钢梁内充填的混凝土对裂缝的发展也有影响.

内置钢箱-混凝土连续组合梁受力性能试验

为研究超静定内置钢箱-混凝土组合梁的塑性设计方法,进行了4根两跨内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,获得了试验梁裂缝分布与开展、变形发展、破坏特征及塑性内力重分布等方面的试验结果.通过分析,给出了内置钢箱-混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式,提出了以支座控制截面弯矩弹性计算值与组合梁正截面破坏时钢箱所承担弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅设计方法.

双层钢箱-混凝土组合墩双向地震损伤模型研究

既有的地震损伤模型大多基于水平单向拟静力试验得到的,未考虑结构或构件在双向地震作用下水平两个方向相互耦合作用所导致的性能退化加剧,计算所得的损伤因子不能体现双向耦合影响引起的损伤加剧。本文基于Kumar-Usami地震损伤模型,进一步考虑不同位移幅值下的有效耗能影响,提出了双层钢箱-混凝土组合墩双向地震损伤模型,并利用水平双向拟静力试验得到的双向耦合作用下的变形和耗能数据对双层钢箱-混凝土组合墩的双向地震损伤模型参数进行标定。研究结果表明:(1)该地震损伤模型可以反映加载顺序、加载历史及不同加载位移权重的有效耗能等对双层-钢箱混凝土组合墩地震累积损伤的影响;(2)提出了双层钢箱-混凝土组合墩不同程度损伤的指标限值,给出了考虑双向地震作用下水平两个方向耦合作用的总体损伤计算表达式,模型计算结果与试验吻合良好。本文建议的双向地震损伤模型可供双层钢箱-混凝土组合墩基于性能的抗震设计与损伤评估使用。

体外预应力在钢箱-混凝土组合梁中应用的试验研究

结合城市桥梁工程实际,进行了3根钢箱-混凝土组合梁的试验。探讨了在对称和偏心荷载作用下,施加体外预应力对钢箱-混凝土组合梁受力性能的影响。试验结果表明,在对称荷载作用下,由于体外预应力的作用,钢箱-混凝土组合梁的弹性极限提高了29.17%,极限强度提高了27.72%,刚度提高了54.15%,位移延性提高了18.00%;在偏心荷载作用下,体外预应力钢箱-混凝土组合梁也有较好的力学性能,强度与刚度均高于普通钢箱-混凝土组合梁。试验研究证实,体外预应力技术对提高钢箱-混凝土组合梁的结构性能有重要作用。

部分充填钢箱-混凝土组合梁受力性能有限元分析

为了研究部分充填钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能,完成3根简支组合梁构件在跨中两点反向对称荷载作用下的试验.选用合适的单元类型、本构关系及破坏准则,建立以模拟试验梁为对象的非线性模型,得到相应的挠度-荷载曲线和截面应变值,模拟结果与试验结果吻合良好.通过改变梁的一些主要参数,对极限承载力和跨中挠度进行预测.分析表明:若要提高极限承载力和降低跨中挠度,可依次提高梁的配筋率,加厚底板、腹板、顶板和中隔板,也可适当提高混凝土强度.

差分法计算钢箱-混凝土组合梁的纯扭转刚度及剪应力

通过分析纯扭转应力函数的特点,采用差分法建立钢箱-混凝土组合截面不同材料区域内部各节点的差分方程.并根据组合截面的特征,将应力函数在材料交界面附近做线性化处理,建立基于不同材料的一阶导数关系式,得到补充方程.联立差分方程和补充方程即可求解此类复杂截面的扭转问题,得到扭转剪应力及截面扭转常数.算例表明,钢箱-混凝土组合梁的扭转特性明显优于型钢-混凝土板组合梁.