支座间距对钢箱-混凝土组合曲线梁桥整体抗倾覆的影响

为避免车辆超载现象和桥梁整体倾覆事故的发生,提高桥梁的抗倾覆稳定性,基于板壳理论对某钢箱-混凝土组合曲线梁桥进行有限元仿真,计算分析了不同加载位置横桥向支座间距对桥梁稳定性的影响。结果表明:增大边支座间距,有利于提高各桥墩边支座竖向支反力储备,竖向反力分配更为合理,有利于结构横向稳定;当间距增加到6.3m时,各支座竖向支反力变化较小,结构抗倾覆系数达到5.94并趋于稳定。最优支座间距可通过支座反力情况分析结合结构抗倾覆系数进行判定,本工程实例中桥边支座间距最优解为6.3m,可为同类工程提供参考。

钢箱-混凝土组合曲线梁桥施工关键技术分析

介绍了钢箱-混凝土组合曲线梁桥的受力特征及结构设计,结合工程实例,分析了钢箱-混凝土组合曲线梁桥的施工控制原理和方法,施工过程的变形分析,并探讨了施工控制关键技术,主要包括测量放样、超高处理、边板处理、主梁预制、吊装就位、施工监测等内容。实践表明,通过把握施工关键技术,不仅顺利完成施工任务,还确保了桥梁的安全性和结构的稳定性,工程质量评定等级为合格,可为同类工程施工提供参考。

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)。

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。

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。

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。

体外预应力对钢箱-混凝土组合连续梁桥受弯性能的影响分析

应用空间有限元方法,对3跨变截面预应力钢箱-混凝土组合连续梁桥进行了建造全过程分析。着重研究了施加体外预应力对钢箱-混凝土组合连续梁桥受弯性能的影响,采用单元生成技术实现钢箱-混凝土组合连续梁桥受力全过程模拟。分析结果表明,当钢箱-混凝土组合连续梁桥跨度较大,且截面尺寸受限时,采用常规的墩顶强迫位移、桥面板施加体内预应力等措施仍不能满足中支座负弯矩区域的承载力要求。对中支座负弯矩区域桥面板施加局部体外预应力,对于改善钢箱-混凝土组合连续梁桥的受弯性能有较大的作用,能提高钢箱-混凝土组合桥梁的承载力,进而提高了跨越能力,具有更好的综合经济效益。

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.

钢箱-混凝土组合梁桥竖向温度梯度分析

为了研究钢箱-混凝土组合梁桥竖向温度梯度分布模式和其影响因素,以某简支钢箱-混凝土组合梁桥为背景,基于三维遮挡算法,考虑太阳辐射、对流换热、结构热传导等因素影响,采用ABAQUS有限元软件建立钢箱-混凝土组合梁桥温度场,分析精细有限元模型。分析四季典型天气下竖向温度分布变化规律,提出了两种竖向温度梯度模式,采用基于温差基数、位置基数的多折线模式对竖向温度梯度进行简化。采用参数分析的方法分析环境参数、材料参数、截面参数对竖向温度梯度的影响,并采用多元线性回归的方法分析各参数的影响程度,提出钢箱-混凝土组合梁桥的竖向温度梯度基数回归函数。

钢箱-混凝土组合梁抗弯性能的试验研究

通过4片钢箱-混凝土组合梁抗弯试验与理论对比分析结果可知,实测应力-应变分布规律与理论分析基本一致,荷载位移关系(M-f曲线)与理论分析结果接近,极限抗弯承载力略高于理论结果。表明钢箱-混凝土组合梁抗弯过程中内填混凝土与钢箱室壁粘结可靠,应变关系满足平截面假定,理论承载力计算公式可行且偏于安全,构件具有良好延性。

体外索钢箱-混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2.8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29.35%,承载力提高34.67%,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。

体外索钢箱-混凝土组合梁力学性能研究

对一种新型的体外索钢箱-混凝土组合梁与普通的钢箱-混凝土组合梁进行对比试验,研究这两种钢箱-混凝土组合梁受力过程中的应变分布、界面滑移、刚度、极限强度等力学性能的差异。试验证实,体外索钢箱-混凝土组合梁比普通的钢箱-混凝土组合梁的刚度提高54.15%,极限强度提高27.72%。由于体外索的作用,减少了钢箱-混凝土组合梁的脆性破坏程度,提高了结构的强度与刚度,使钢箱-混凝土组合梁的应变分布和增长更为合理。因此,体外索钢箱-混凝土组合梁具有更好的力学性能。试验表明,截面应变沿宽度方向呈非线性分布,剪力滞效应随荷载的增加而变化,并不是常量。研究还发现,体外索应力与混凝土翼板最大压应变有密切的关系。在试验研究基础上,建立了截面非线性分析模型和体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度计算公式,计算的极限强度与试验结果符合很好,这为体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度的理论分析和工程实际应用提供了有意义的参考和研究途径。

钢箱-混凝土组合桥梁防腐涂层的疲劳应力分析

为分析钢箱-混凝土组合桥梁防腐涂层在疲劳应力下的破损机理,基于应力等效原则,采用ANSYS软件建立了钢箱-混凝土组合桥应力最大部位的局部非线性分析模型,分析了涂装及钢结构基材在车辆疲劳荷载下的疲劳应力及涂层的裂缝发展模式。结果表明:涂层在未达到其极限强度以前,随疲劳循环次数的不断增大,涂层在一定范围内越厚,界面拉应力越小,界面剪应力越大,界面融合性越好,抗疲劳性越强。跨中最大应力部位的涂层因界面拉应力过大将出现拉裂破坏。对于本工程涂层,考虑钢结构最大应力部位的疲劳作用,150 pm涂层面漆层的疲劳寿命约为17.8 a、300 pm涂层面漆层寿命可达22.8 a,因此在设计时应该充分考虑疲劳应力对涂层破损失效的影响。