钢筋混凝土柱-钢梁混合结构体系研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构体系由钢和混凝土两种不同的材料组成,综合了钢结构和混凝土结构各自优势,充分发挥材料性能,结构形式高效经济且低碳,是国内外研究和应用较多的结构体系之一。对国内外有关RCS节点基本受力性能、抗震性能、受剪承载力计算方法,整体结构抗震性能和抗连续倒塌性能,以及功能可恢复结构的研究现状和最新进展进行了综述和分析。对今后研究重点和发展趋势做了展望,对提高我国RCS混合结构研究和设计水平,推广RCS混合结构的工程应用,具有重要参考意义。

独塔双索面连续钢-混凝土混合梁斜拉桥施工监控分析

桥梁施工监控主要是通过测量施工过程中桥梁主要控制截面应力、变形、拉索索力等参数,将测试结果与结构分析计算数据进行比较分析,从而控制桥梁施工,保障桥梁安全.本文通过论述施工监控的主要内容及方法,并结合工程实际对某独塔双索面连续钢-混凝土混合梁斜拉桥进行施工监控分析.通过现场施工控制,该桥施工质量控制良好,线形平顺,主塔偏位、成桥索力、主梁应力均与理论计算结果保持一致.分析结构为此类钢-混凝土混合梁斜拉桥施工监控提供参考依据.

缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

装配式钢-混凝土混合结构体系防火防腐防水系统施工技术研究

文中探讨了装配式钢混混凝土结构系统的防火、防腐、防水系统的建设工艺,提出了通过大型有限元分析软件建模的优化设计方法和实际工程项目的受力性能分析。测试研究包括针对结构安全性和功能性进行优化研究的破坏分析和外围护系统性能测试的设计试件。

基于实桥测试的大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段传力机理

为研究大跨径混合梁钢梁-混凝土梁结合段的传力性能和纵桥向应力传递路径,以韩庄运河特大桥为工程背景,通过实桥测试与数值模拟相结合的方式,分析主梁钢梁-混凝土梁结合段应力分布与传递规律。对钢板和混凝土进行应变监测,获取其应力分布与传递规律;采用软件ABAQUS建立钢梁-混凝土梁结合段精细化有限元计算模型,对比分析实桥数据与计算模型分析结果。结果表明:在钢梁-混凝土梁结合段应力从承压板传递到混凝土梁的过程中,随距承压板距离的增大,应力逐渐减小,混凝土梁段应力最小;承压板的最大应力出现在预应力锚固处,越接近承压板中心和承压板边缘,应力越小;承压板顶部整体应力在吊装阶段较大,底部应力在张拉阶段较大,现场采集数据与有限元模型应力传递规律一致。

混凝土-钢结构混合式风电塔架转接段制作工艺探索与实践

主要探讨混凝土-钢结构混合式风电塔架转接段制作过程中的关键环节,采用精确切割技术、焊缝温度控制以及精细化法兰组合操作等手段,对塔架整体制造工艺的科学性和可行性进行全面考究,并提出一套具有显著成效的制作方法。

高层建筑钢-混凝土混合结构的创新及应用

随着城市的建设,高层逐渐在城市中的建设数量和规模越来越大,对于高层建筑来说,需要设计出稳定安全的建筑结构,以此确保高层建筑的使用安全性。目前在高层建筑中,钢-混凝土混合结构的应用较为常见,为达到社会发展的需求,则需要加强对建筑钢-混凝土混合结构的创新和认识。本文阐述了钢-混凝土混合结构的概念及特征,对钢-混凝土混合结构设计的创新以及实际应用进行重点探讨。

钢-混凝土组合结构桥梁拼宽设计与成桥试验研究

采用钢-混凝土组合结构对既有桥梁进行拼宽可有效缩短施工周期、降低整体梁高并减少墩柱数量,在城市繁忙交通路口的建设环境下综合效益明显。本文以实际工程为依托,对既有混凝土高架桥采用钢-混凝土组合结构展开拼宽设计,建立空间有限元模型展开拼宽桥梁的力学性能分析,并采用成桥试验研究手段研究桥梁的整体受力性能与工作状态,结果表明,采用钢-混凝土组合结构拼宽后的桥梁整体工作状态良好,实测结果与理论分析模型接近,结构体系安全可靠。

上盖开发混合结构钢柱-钢筋混凝土柱连接节点研究

车辆段上盖开发中利用上钢下混凝土混合结构可有效减小结构自重从而减小结构地震作用,使结构更加经济合理。但此种结构的连接节点尚无成熟的规范图集供参考,尚待研究后方可应用于实际工程。本文对北京地铁张家湾车辆段上钢下混凝土混合结构的钢柱与钢筋混凝土柱的连接节点进行了研究,并对其在正常使用工况和地震工况的受力性能进行了数值模拟。通过分析表明本文所研究的钢柱与钢筋混凝土柱连接节点受力合理、性能可靠。可为类似结构的此类节点设计提供参考。

钢框架-偏心支撑结构消能梁暗置侧向支撑设计

在钢框架-偏心支撑结构中,针对钢结构住宅等建筑中不能接受常规消能梁侧向支撑的情况,设计了一种在消能梁段端部的楼板内设置型钢连接件及暗梁组成的暗置侧向支撑。有限元模拟分析表明,在规范规定的消能梁段下翼缘侧向水平荷载的作用下,该消能梁暗置侧向支撑能显著减小消能梁的扭转变形和侧向弯曲变形;在考虑消能梁上局部楼板失效的情况下,暗置侧向支撑也能提供消能梁合适的扭转约束刚度。通过某工程的原位静荷载试验,验证了该暗置支撑对消能梁发挥的预期侧向支撑作用。

铁路混合梁钢-混结合段受力及理论计算

为研究铁路混合梁钢-混结合段结构的受力及其理论计算公式,在既有公路桥梁钢-混结合段计算公式的基础上,提出铁路混合梁钢-混结合段截面应力、顶底板剪力连接件、承压板传力验算公式;并以主跨335 m汉巴南铁路嘉陵江特大桥为研究背景,采用有限元分析的方法探究结合段受力特性及应力纵、横向分布规律,进而开展结合段受力理论与数值计算对比分析。数值计算结果表明,结合段混凝土均处于受压状态,不同截面位置处结合段钢、混应力横向分布均存在一定的不均匀性。公式验算结果表明:结合段混凝土应力均受压,满足截面应力验算要求;剪力连接件的抗力系数介于1.30~4.49,结合段剪力连接件具有良好的安全储备;承压板抗力系数介于3.18~10.08,表明前后承压板抗力远大于计算传力荷载,并具有优化的空间。理论公式计算的结合段顶底板混凝土应力、剪力钉应力与有限元计算结果总体相近,在修正后可用于钢-混结合段的防开裂/脱离、抗剪受力计算。

基于施工全过程健康监测的装配式部分包覆钢-混凝土组合结构体系动力特性研究

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合结构的动力特性,基于世博文化公园双子山项目,采用全过程健康监测手段对装配式PEC结构体系施工全过程的应力、加速度进行监测,研究其阻尼比和自振频率在施工过程中的变化情况,将实测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:结构应力计算值、自振频率计算值等均与实测值吻合较好,验证了结构施工全过程仿真模拟计算的合理性。施工过程中PEC框架梁柱及节点后浇区的型钢及混凝土应力实际监测结果均满足强度要求。节点后浇区混凝土浇筑前后,结构自振周期和阻尼比差别较小;结构顶部覆土恒载施加完成后,结构的自振周期和阻尼比均较之前有所增大。结构设计时阻尼比取0.04,小于施工完成后的阻尼比实测值最小值0.046,阻尼比取值偏于安全,设计阻尼比取值合理。

考虑P-Δ效应的钢-混凝土混合塔筒动力响应分析

为了提高风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应的分析效率,将风电机组钢-混凝土混合塔筒视为自由端有集中质量的欧拉-伯努利悬臂梁,提出了动力响应的高效分析方法.该方法考虑了重力二阶效应(P-Δ效应)对整体结构的动力响应,以及钢材与混凝土对结构整体阻尼比的影响.通过与基于ABAQUS的有限元模拟结果进行对比,验证了所提出分析方法的有效性,并研究了P-Δ效应对整体动力响应的影响程度.对比结果表明:与忽略P-Δ效应相比,考虑P-Δ效应时理论分析结果更接近于有限元分析结果;理论分析结果与有限元分析结果关于位移、速度和加速度均方根的最大相对误差分别为3.09%、3.81%、4.63%.这表明所建立的风电机组钢-混凝土混合塔筒动力响应分析模型具有与有限元分析相当的计算精度.

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%。

独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥抗震性能研究

【目的】研究独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥的抗震性能,并探明非对称结构地震响应的差异。【方法】以长沙香炉洲大桥西汊航道桥为依托,采用MidasCivil软件建立非对称钢-混混合梁斜拉桥全桥有限元模型,分别采用反应谱法和非线性时程分析法对其进行地震响应分析,并重点研究了结构非对称性对斜拉桥辅助墩、过渡墩及其桩基抗震性能的影响。【结果】独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥的动力特性和地震响应规律呈现出明显的非对称性,非对称布置的两过渡墩和两辅助墩在地震作用下的内力响应存在较大差异,结构的非对称性对横向地震更加敏感,在抗震设计时应予以重视;除两过渡墩桩基外,长沙香炉洲大桥按照静力计算设计的结构尺寸及配筋形式均能满足各工况地震作用下的抗震性能目标;塔身、墩身在横向+竖向地震作用下的安全储备均大于纵向+竖向地震的,桩基在横向+竖向地震作用下的安全储备几乎都小于纵向+竖向地震的;受结构非对称性的影响,边跨的27#过渡墩桩基总是先于主跨的31#过渡墩桩基发生破坏;在横向地震作用下,受群桩承台影响横向各排桩基地震轴力有较大差异。【结论】从经济性和抗震合理性角度出发,应对独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥进行差异化的抗震设计,研究成果可为非对称斜拉桥及其他非对称桥梁结构的抗震设计提供有益参考。

宽幅混合梁斜拉桥钢-混结合段温度效应研究

文中基于热传导理论和ABAQUS有限元数值模拟,分析了日照非均匀温度作用下宽幅混合梁斜拉桥钢-混结合段温差以及温度应力分布特征.结果表明:钢-混结合段温度传递具有一定的滞后性,顶板升温和降温幅度明显高于底板;钢梁过渡段横向温差在悬臂处较为明显,最大变化幅4.6℃;横隔板竖向存在明显的温度梯度,在18时钢箱梁过渡段产生最大竖向温差,约为14℃;结合段在温度作用下,钢梁总体受压,局部受拉,拉应力集中在锚固腹板处,混凝土梁整体受拉,局部受压,压应力集中在悬臂段中部.

三跨连续钢-混凝土组合箱梁桥力学特性分析

钢-混凝土组合结构桥具有自重轻、刚度大、延性高以及较好的结构整体性和稳定性等优点,已经广泛地应用于我国的桥梁工程中,但对于成桥后桥梁力学特性的研究较少。因此,依托福州前横路升级改造项目三跨连续钢-混凝土组合箱梁桥梁工程,通过荷载试验收集分析应变、挠度和桥梁模态数据。结果表明:荷载作用下各测点应变和挠度均小于理论值,沿横向分布与理论值趋势基本相同,实测腹板中性轴与理论中性轴基本一致,表明桥梁刚度较高、整体性较好;偏载作用下横向增大系数在1.107~1.254之间,桥梁抗扭刚度较大,不易发生倾覆;桥梁在环境激振作用下第1阶模态自振频率为3.430 Hz,大于理论值2.590 Hz,与理论模型相比具有更高的刚度。

跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁施工监控技术研究

为确保大跨度钢-混混合梁转体施工的顺利进行,需对其结构的安全性能和稳定性能参数进行实时监控。以某跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁为研究背景,采用数值模拟计算与现场监测相结合的方法,研究了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术。研究结果表明:经数值模拟计算得到的桥梁受力与变形结果均满足相关设计要求,表明该数值计算模型具有一定的合理性与准确性;现场实测得到的关键截面应力、主梁线形等安全性能参数均满足规范要求,且各安全性能参数实测结果与数值模拟计算结果相吻合,有效验证了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术体系的适用性;通过分析梁端实测振动响应曲线发现,在转体过程中出现了因撑脚与滑道接触、滑道不平顺等偶然现象而产生的梁端震颤现象,但其影响程度在可控范围内。相关结论可为类似大跨度钢-混混合梁转体桥梁施工监控技术提供一定参考。

波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥结构性能分析

为解决传统预应力混凝土PC箱梁桥跨中挠度过大和腹板开裂的难题,文中提出“大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥”的新桥型结构,通过有限元建模和计算分析,对波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥结构性能进行研究,并论述该桥型结构的性能优势。研究表明,波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥具有以下特性:(1)结构恒载内力占比明显降低;(2)结构沉降适应性较好;(3)结构横向刚度弱于竖向;(4)偏载对顶板应力影响明显,对底板应力影响次之,对主梁竖向位移影响小;(5)该桥型结构在梁高、顶板厚度和顶板横向预应力方面具有较大优势。随着UHPC材料的推广应用,波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁有望成为大跨连续梁桥具有竞争力的桥型方案。

高山峡谷独塔钢-混混合梁斜拉桥钢箱梁架设关键技术

昭通市巧家县金沙江特大桥主桥为(340+72+48+32) m钢-混混合梁独塔斜拉桥,中跨采用PK钢箱梁,高3.5 m,全宽32.3 m。该桥位于高山峡谷区,中跨钢箱梁梁段无法通过航运运输,且峡谷区施工便道狭窄,钢箱梁运输难度大,钢箱梁采用厂内分块匹配预制及现场边跨梁面组拼、后方喂梁悬臂架设的总体施工方案。钢箱梁通过板单元件现场拼装总成,采用“3+1”匹配拼装方式进行钢箱梁整节段线形控制,采用110 t自行走式平板车分块运输大吨位钢箱梁,实现高山峡谷区大坡度狭窄便道条件下钢箱梁的运输;在混凝土桥面拼装钢箱梁,通过运梁小车将钢箱梁运输至架桥机位置,提高混凝土桥面钢箱梁拼装及运输效率;采用斜拉桥后方喂梁-步履式大吨位悬臂架桥机,通过设计起重天车、支撑系统、锚固装置以及纵移系统等结构,完成钢箱梁后方喂梁、转体、拼装等工序,实现高山峡谷区斜拉桥施工。