剪力钉刚度对曲线钢-混凝土箱形结合梁桥结构性能的影响

采用有限元软件ANSYS对剪力钉推出试验进行了仿真分析,得出了与真实试验结果非常接近的荷载-滑移曲线,因而可用于实桥分析;在SAP2000软件中用弹簧单元模拟剪力钉,其刚度采用仿真推出试验所得值,对一实桥结构进行三维空间建模分析,得出在一些荷载作用下的结构响应,以比较考虑混凝土与钢箱界面滑移与否对曲线钢-混凝土箱形结合梁桥部分结构性能的影响。结果表明:剪力钉刚度变化对于桥面板纵向应力影响较大,但对钢箱底板纵向应力、挠度及桥梁横向位移影响较小;曲线钢-混凝土结合梁桥剪力钉内力分布非常复杂,远非能用解析式或简化方法得出;必须采用有限元分析法或其他严密的方法对曲线钢-混凝土结合梁桥进行研究。

千米级跨度宽幅钢箱及钢箱-混凝土结合梁斜拉桥高塔快速施工技术研究

为实现千米级跨度宽幅钢箱及钢箱结合梁斜拉桥高塔快速施工目标,结合南汊主航道桥实际情况,在阐述其主塔施工方案及难点的基础上,对高塔快速施工技术进行深入分析,提出各关键环节的施工工艺方法和注意事项。工程结果表明,通过高塔快速施工技术的应用,达到了预期的施工目标,可为同类桥梁工程项目施工提供参考。

箱形截面钢-混凝土组合连梁的抗震性能

对一种箱形截面钢-混凝土组合连梁展开研究,通过有限元模拟和理论分析对其屈服模式、抗震性能进行了深入探索。对不同参数取值下组合连梁的屈服模式进行对比分析,基于组合连梁长度与屈服承载力的关系,给出屈服模式的判定准则,研究了不同参数对组合连梁屈服模式的影响规律。结果表明:减小截面高度、钢腹板高厚比、钢材屈服强度、混凝土强度,增大剪跨比、钢翼缘宽厚比、截面高宽比等措施均使耗能梁段更容易弯曲屈服。轴向受压时,弯曲屈服型构件的延性普遍优于剪切屈服型构件;轴向受拉时,剪切屈服型构件的延性优于弯曲屈服型构件。剪切屈服型构件的弹性段刚度、屈服荷载、极限荷载以及能量耗散系数普遍大于弯曲屈服型构件。

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。

开口断面钢-混结合梁悬索桥颤振特性及颤振形态研究

为准确评估开口断面双边箱钢-混结合梁悬索桥颤振性能和多模态参与效应,以典型的钢-混结合梁悬索桥——怀化洞庭溪沅水特大桥为背景,开展风洞模型试验及数值分析。制作加劲梁节段缩尺模型并进行风洞试验,测试原桥梁结构的颤振性能,分析调整阻尼比、采用气动措施及结构措施对结构颤振特性的影响,采用三维和二维两种颤振分析方法分析设置中央扣结构的颤振模态及多模态参与效应。结果表明:该钢-混结合梁悬索桥存在较明显的颤振起振点,且颤振是以扭转为主的弯扭耦合振动,同时其扭转和竖向振动存在较大的相位差(相差近180°);节段模型风洞试验与三维和二维颤振分析一致得到设置中央扣后,频率较高的正对称扭转模态先于反对称模态发生颤振,且三维与二维颤振分析结果相差不大。

大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系研究

为保证已建桥梁发生涡激振动后桥梁结构的安全以及桥上行车和行人安全,提出综合考虑人员舒适性、结构受力和停车线形三方面的大跨度钢-混结合梁悬索桥涡激振动控制指标体系。该体系包含9项指标,分别为驾乘人员舒适度、驾乘人员晕动症、行人舒适度(狄克曼指标)、加劲梁强度、加劲梁应力、加劲梁挠度、桥面纵坡、竖曲线半径和停车视距。以武汉鹦鹉洲长江大桥为背景,分别计算了“限速”和“封桥”2个交通管制措施下9项指标对应的涡激振动振幅限值。在此基础上,将9项指标对应的涡激振动振幅限值的最小值作为涡激振动限值建议取值。结果表明:当该桥发生低阶竖弯涡激振动(VS1、VAS1)时,涡激振动的控制因素为加劲梁挠度指标;当大桥发生VAS2模态的竖弯涡激振动时,涡激振动由驾乘人员晕动症指标和行人舒适度指标共同控制;当大桥发生高阶竖弯涡激振动(VAS3、VAS4)时,涡激振动由行人舒适度指标控制。涡激振动控制指标体系及限值标准的计算框架可适用于不同桥型涡激振动限值的计算。

横向贯通式中低速磁浮一体轨道梁钢-混结合部试验研究

为解决中低速磁浮分离式轨道梁存在的养护难、构件多,以及无法考虑F轨刚度贡献等问题,提出一种横向贯通式梁轨一体轨道梁结构,针对其钢-混结合部的静力性能开展有限元分析和足尺模型试验研究,并对关键设计参数进行参数分析。结果表明,在5倍设计荷载内,钢-混结合部基本处于弹性状态,承载力满足设计要求,且具备较高富裕量;竖向荷载主要通过钢板承压作用传递至混凝土梁体,焊钉对竖向荷载的传递作用较小;设计参数分析表明,适量提高钢连接件钢板厚度有利于竖向荷载的平顺传递。研究结果可以为梁轨一体轨道梁设计提供参考。

钢—混凝土箱形结合梁的工艺试验研究

针对东海大桥主跨420 m的钢混凝土箱形结合梁斜拉桥中一片主梁进行了工艺试验研究,分析了混凝土的预应力和内力均在变化的特殊性;同时,对结构的应力、应变进行了检测.

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。

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。

鄂东大桥混合梁钢-混凝土结合部研究与设计

为了解决混合梁斜拉桥钢-混凝土结合部结构构造不合理产生的混凝土开裂、钢板与混凝土剥离、结构性能差、耐久性不足等问题,改善钢-混凝土结合部的结构性能,提高其耐久性,确保大桥整体设计使用寿命,针对世界第二混合梁斜拉桥——主跨926 m的鄂东长江公路大桥,以理论分析、数值计算和模型试验为手段,研究了混合梁斜拉桥主梁钢-混凝土结合部的合理位置确定、结构形式选择以及细部构造等。结合部位置应从受力合理、施工方便和造价经济3个方面综合确定。部分断面连接承压传剪式"钢格室+开孔板连接件"的结构构造传力平顺、刚度过渡平稳、构造合理,是混合梁结合部的合理结构形式。

斜拉桥钢箱梁-混凝土索塔结合段的试验研究

厦门园博园11号桥为独塔双索面混合梁斜拉桥。为研究该桥梁-塔结合段的内力传递机理和构造措施,完成了钢箱梁-混凝土索塔结合段的施工模拟和局部足尺模型试验。试验前,基于全桥的设计计算结果和结合段整体结构的有限元分析,确定了模型试验的荷载工况和约束条件。模型试验测试的主要内容包括钢梁、混凝土、钢筋和钢绞线的应力以及结构的变形情况。模型试验以及与有限元计算结果的对比分析表明,该桥承压板式结合段传力可靠、构造合理,并具有较强的抗裂性能和较大的承载力储备,是一种合理的斜拉桥梁塔锚固构造形式。

钢-高配筋现浇混凝土结合梁裂缝宽度试验研究

随着结合梁的设计由拉应力限值向裂缝宽度限值的转变 ,如何计算结合梁混凝土板的裂缝宽度已成为一个日益重要的问题。对此 ,国内外目前尚无较成熟的公式 ,大多借用普通钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算公式。本文结合芜湖公铁两用长江大桥受拉区裂缝宽度控制的工程实际问题 ,对两根大型钢 高配筋现浇混凝土结合梁T1、T2分别进行了疲劳试验和极限承载力试验 ,研究了结合梁混凝土板裂缝宽度及其发展。研究结果表明 :现有混凝土结构裂缝宽度计算公式对影响结合梁裂缝宽度因素的考虑并不全面 ,所得计算结果与实测结果不能很好地吻合 ;对于钢 高配筋现浇混凝土结合梁 ,除普通钢筋混凝土结构已考虑到的因素外 ,还有许多其他更为复杂的因素应加以考虑 ,其中栓钉数量及布置方式是影响结合梁混凝土板裂缝宽度的重要因素。

钢-混凝土简支结合梁基本动力特性的解析解

考虑钢梁与混凝土板之间的相对滑移,对考虑阻尼的钢-混凝土结合梁基本动力方程进行推导,采用分离变量法得到简支结合梁自振频率与振型的解析解,并对其正交条件进行探讨。将理论分析结果、数值结果及试验结果进行对比分析,结果吻合良好。分析结果表明:由于柔性抗剪连接件的存在,结合梁中钢梁与混凝土板之间发生相对滑移,其动力平衡方程形式更为复杂,表现出与普通梁不同的动力特性。

铁路箱形混合梁斜拉桥钢-混结合段有限元分析

为研究铁路钢箱混合梁斜拉桥钢-混结合段的受力特征及传力机理,以宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为背景,采用ANSYS有限元软件建立该桥钢-混结合段的三维有限元模型,分析钢-混结合段中钢壳体和混凝土的受力及轴力分配比例。结果表明:在计算荷载作用下,结构纵向受力板件均处于受压状态,应力水平较低;除承压板处发生突变外,其他部位变化平缓;混凝土各截面应力水平较低,截面发生一定的面外变形;承压板传力作用较大,结合段54%的轴力通过其传递,其余轴力通过PBL键和剪力钉传递;剪力键轴力传递比例呈两头大、中间小的马鞍形分布。

钢-混凝土结合梁悬索桥剪力钉滑移效应

钢-混凝土结合梁由钢梁、混凝土板和剪力连接件组合而成,这三者在结合梁受力过程中分别存在不同程度的剪切变形,导致钢梁和混凝土板界面之间的相对滑移效应。本文基于ANSYS有限元技术,对世界上首座3塔4跨地锚式悬索桥——武汉鹦鹉洲长江大桥建立三维空间有限元全桥模型,通过有限元模型拼接技术将标准节段的精细化模型嵌入鱼刺梁式的杆系模型中,研究最不利工况状态下标准节段中预制桥面板与钢主梁之间剪力键的滑移效应。计算结果表明:在设计的移动荷载下,鹦鹉洲大桥最大的单钉剪力值为20.6 kN,仅为其设计承载强度的34.3%,最大滑移量值为0.086 mm;在1.5倍设计移动荷载下,最大的单钉剪力值为27 kN,为其设计承载强度的44.9%,最大滑移量值为0.163 mm。鹦鹉洲大桥现有剪力连接栓钉工作性能良好,承载富余较大。

大跨钢-混凝土结合梁斜拉桥传力机理

为探讨大跨结合梁斜拉桥中钢主梁与混凝土板的传力机理,采用梁段模型试验与有限元数值分析相结合的方法,对观音岩长江大桥主梁的受力性能进行了研究.用有限元软件ANSYS建立标准梁段的空间有限元模型,对不同组合荷载作用下结合梁的应力分布进行了弹性分析;考虑材料的非线性特性和剪力钉荷载-滑移的非线性关系,对设计荷载组合下结合梁的力学行为进行了弹塑性分析.在此基础上,采用1∶2的缩尺比例进行模型试验研究,测试了不同荷载组合下结合梁截面的应力.研究结果表明:在设计荷载组合作用下,混凝土板与钢主梁间的相对滑移较小,剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;结合梁截面应力基本满足平截面假定,钢主梁以抗弯为主,混凝土板承担较大截面压力.

钢-混凝土结合梁在温度作用下的响应分析

在钢 混凝土结合梁中 ,温度作用通常包括三种形式 ,即 :变温、温差和温度梯度。这些温度作用有时可能导致钢 混凝土结合梁中产生较大的温度应力 ,故必须引起足够的重视。本文在五个基本假设的基础上 ,综合考虑微段的平衡条件和钢梁与混凝土板之间的变形协调条件 ,推出了钢 混凝土结合梁在沿梁截面高度方向线性分布的温度梯度作用下 ,考虑剪切变形影响与不考虑剪切变形影响时的内力、相对滑移和位移计算公式。然后根据芜湖桥初步设计方案 ,取上层公路桥面系中的一个钢 混凝土组合截面 ,按照剪力钉沿纵向全梁均匀分布和沿纵向分段均匀分布 (梁端部附近剪力钉分布较密 ,其他地方剪力钉分布较稀 )两种布置方案 ,计算了钢 混凝土结合梁在温差作用及温度梯度作用下的响应 ,得到了一些有价值的结论。文中给出的公式和结论芜湖桥桁梁结合梁设计参考。

钢-混凝土结合梁试件降温与升温过程的数值计算

根据非稳态导热的控制微分方程,建立了钢混凝土结合梁试件降温与升温过程的数学模型。将恒热流的三维导热问题视为相应的3个一维导热问题的叠加,并采用有限差分法对控制微分方程进行离散,对钢混凝土结合梁试件在强迫对流环境下的降温(25^-45 ℃)和自然对流环境下的升温(-45~25 ℃)中的温度分布进行了数值计算。研究结果表明:在降温与升温过程中,钢混凝土结合梁试件内部各点温度变化速率不相同,导致试件内温度分布不均匀,形成了温度梯度;气温的较大变化会使钢混凝土结构内部温度分布不均匀,由此产生的温度应力可能会破坏桥梁结构。