钢-混凝土组合梁桥的抗震性能分析及优化设计

钢-混凝土组合梁桥集钢材高强度与混凝土耐久性于一体,表现出优良的承载能力与抗震性能。它的组成是由钢梁与混凝土桥面板组成。从抗震角度来看,组合梁桥虽然能有效地分散地震力,但是也有不利之处并且有很多因素影响着它的抗震性能,其中主要有结构参数、材料特性等。评估方法主要有理论分析、数值模拟、试验研究等。优化设计策略突出以性能为本的设计理念,从改善结构细节、材料选择等方面增强桥梁整体性能。文章旨在对钢-混凝土组合梁桥抗震性能及优化设计进行探究,以期对桥梁工程起到一定借鉴。

车辆荷载作用下钢-混凝土组合梁桥的受力性能研究

目的车辆荷载是影响桥梁力学性能以及引起桥梁疲劳破坏的重要因素之一。方法为研究斜交钢-混凝土组合梁桥在车辆荷载下的力学性能,采用有限元方法,探究了斜交桥支座反力的分布情况以及该桥梁在车辆荷载作用下的静力学性能。结果斜梁桥支座反力呈不均匀分布,在钝角处的反力最大,在锐角处的反力最小,出现了负反力,使锐角向上翘。在静力学分析中,最大应力发生在4号主梁跨中处。最后通过车辆荷载的横向加载确定了在疲劳寿命研究中车辆纵向加载的位置以及疲劳关注点。结论钢-混凝土组合梁桥在车辆荷载作用下,导致桥梁跨中处的工字钢梁腹板和下翼缘连接处应力最大,容易产生疲劳损伤,在桥梁的运营维护中需要重点关注。

油罐车火灾下钢-混凝土组合梁桥结构响应研究

采用数值模拟方法,研究钢-混凝土组合梁式公路桥在大型车辆火灾下的结构响应,考察桥梁形式、火灾工况及荷载比的影响。首先以规范给定的烃类火灾升温曲线及CFD模拟实际油罐车火灾所得到的升温曲线作为温度边界条件,用ABAQUS建立了8个有限元模型进行计算,得出了构件内部温度场,发现实际火灾下斜交桥受火跨最高温度低于正交桥的,但整体温度更高;实际火灾较规范火灾下结构升温更快,最高温度更高;随后以受火升温结果作为温度荷载,通过恒载升温分析,考察了共计18个案例的结构响应,发现正交桥和斜交桥在火灾下的破坏模式有较大差别,前者出现不适于继续承载的变形,同时伴随着远端支座腹板屈曲的局部破坏,而后者主要体现为远端支座腹板严重屈曲;最后提出了针对钢-混凝土组合梁桥抗火措施和设计思路的建议。

腐蚀环境下钢-混凝土组合梁桥疲劳寿命计算

随着车重和车流量的增长,我国公路桥梁的疲劳安全问题日益突出。对环境腐蚀下桥梁疲劳问题展开了研究。基于S—N曲线和Miner线性累积损伤理论,考虑了不同疲劳车车重、日均车流量和环境腐蚀的作用,计算了某钢-混凝土组合梁桥的疲劳寿命。定义了疲劳修正系数并提出了用该系数考虑环境腐蚀对桥梁疲劳寿命影响的计算方法。研究结果表明:随着疲劳车车重或日均车流量的增长,腐蚀对疲劳寿命的影响逐渐减小。对于B类疲劳细节,在轻度、中度和重度腐蚀环境下,腐蚀引起疲劳寿命的最大降低比例分别为5%、9%和44%。疲劳修正系数可用于考虑腐蚀影响的组合梁桥的疲劳设计和评估,其取值与疲劳细节类别、环境腐蚀等级和无腐蚀环境下疲劳寿命有关。

钢-混凝土组合梁桥徐变的三维虚拟层合元分析(英文)

采用三参数粘弹性模型,对钢-混凝土组合梁桥在长期荷载作用下的徐变性能进行了研究,并采用三维虚拟层合单元法研究这种效应以及截面由不同材料组成时结构的受力特点。在实验研究的基础上,拟合了粘弹性模型中的参数,并对钢-混凝土组合梁桥在长期荷载作用下的竖向变形和轴向应变进行了研究,通过对计算和试验结果进行对比分析验证了该法的准确性。

钢-混凝土组合梁桥施工阶段频率的分析研究

为了研究结构的动力特性在施工监控中的作用,以两座钢-混凝土组合梁桥的工程实例为研究对象,首先分析了温度对其频率的影响程度,通过对某施工阶段的大气温度、振动信号进行数据采集,并用最小二乘法拟合其温度曲线,利用频域分解法处理其实测频率,将不同温度下的实测频率进行对比,研究发现,温度对钢-混凝土组合梁桥的频率影响比较小,然后建立有限元模型求其理论频率,将不同施工阶段的实测频率与理论频率进行对比。在排除温度影响的因素下,通过实测频率与理论频率的对比分析,两者的突异与实际施工过程出现的问题相吻合。这表明,结构的动力特性也可以作为施工监控的指标。

基于不同因素对钢-混凝土组合梁桥挠度可靠度分析

自20世纪50年代,国内外专家学者对钢-混凝土组合梁的承载力性能进行了大量的实验研究,但是对其在正常使用极限状态的研究则相对较少^([1])。本文采用改进的折减刚度法计算组合梁的挠度,该法克服了规范规定的折减刚度法中存在的这一问题,同时结合边界条件对折减刚度的影响,由此可以得到更为精确的可靠指标。

钢-混凝土组合梁桥面铺装现浇层力学性能分析

钢-混凝土组合梁桥预制桥道板与桥面铺装现浇层存在龄期差异,针对这种差异引起的收缩徐变的不同,用错位法对现浇层的应力状态及层间剪力进行了分析,得出了桥面铺装现浇层应力及其层间剪力的计算公式。最后通过实例计算,得到了钢-混凝土组合梁桥面铺装现浇层收缩徐变所产生的应力。计算结果表明,随着现浇铺装层龄期的增加,铺装层的拉应力逐渐增大,可致混凝土开裂,因此应采取适当的防裂措施。

二莫互通A匝道钢-混凝土组合梁桥设计

钢-混凝土组合梁可以充分发挥钢结构和混凝土结构的优点,使得两种材料组合后的整体工作性能明显优于二者性能的简单叠加,该结构在桥梁工程中具有可以减小构件截面尺寸、安装方便、缩短工期等独特的优势,在公路桥梁中得到越来越广泛的应用.以二莫互通A匝道跨线桥为背景,介绍了钢-混凝土组合梁桥的设计过程和方法,结果表明该类桥梁受力性能良好、施工方便,具有较好的应用前景.本研究可为以后类似工程设计提供借鉴.

双工字钢-混凝土组合梁桥剪力滞效应分析

为分析双工字钢-混凝土组合梁桥主梁间距、横梁间距以及荷载类型对剪力滞效应的影响,文章采用ANSYS软件进行模拟研究。结果表明:横梁间距对桥面板剪力滞效应影响微弱;恒载作用下主梁间距增大会引起剪力滞效应增强,规范法计算的有效宽度值偏大;集中荷载作用下主梁位置剪力滞系数受与作用点的距离影响。

乍甸1号大桥钢-混凝土组合梁桥面优化设计

乍甸1号大桥主桥为钢-混凝土组合连续梁桥,原方案采用全预制桥面板,支座处采用加厚托座,并在负弯矩区段布置预应力筋。由于桥址位于山区,墩高较大,原方案施工不便,且负弯矩区段桥面板易开裂,需对桥面结构和施工方案进行优化设计。优化桥面结构采用“预制板+后浇层”叠合板桥面,取消托座,单块板吊装重量由33.81 t减少至2.06 t,在负弯矩区段桥面布置50 mm厚高延性工程水泥基复合材料(ECC)层;取消预应力筋,采用支座顶升方式向负弯矩区段桥面板导入预压力。采用MIDAS Civil软件建立模型,模拟优化后桥面整体顶升和分次顶升2种方案的施工过程,对钢梁应力、桥面板应力、施工阶段整体变形、桥面板裂缝宽度进行计算。结果表明:2种方案各指标均符合规范要求,整体顶升方案优于分次顶升方案,最终采用整体顶升方案;根据最大裂缝宽度计算结果,确定ECC布置在支座两侧各10 m的桥面范围,具有较好的经济性。

基于响应面方法的钢-混凝土组合梁桥模型修正

为得到某三跨连续钢-混凝土组合梁桥的基准有限元模型,对其进行了静动载试验,获得了该桥的静力和动力特性。采用梁板模型建立了该桥的精细三维有限元模型,使用参数灵敏度分析方法对待优化参数进行选择。采用中心复合设计试验,建立了频率和挠度的二次响应面方程,通过实测数据进行了响应面模型修正,分析了不同响应面对模型修正结果的影响。结果表明:响应面数量需不小于待优化参数的数量,不同响应面的模型修正结果有一定的差别,但均大幅减小了计算值与实测值之间的误差,修正后的模型可作为基准有限元模型,并为桥梁运营过程中的健康监测等服务。

施工顺序对钢-混凝土组合梁桥挠度影响研究

以某钢-混凝土组合梁桥为研究对象,对2种不同桥梁施工工序的全过程进行有限元模拟,探讨了施工过程中挠度控制限值。研究结果表明,改变施工工序对钢-混凝土组合梁桥挠度值影响较大,同时会伴随结构内力值的剧增;为保证成桥安全,避免引起过大的结构变形使桥梁挠度值超出限度,不建议在施工过程中随意变更施工顺序。

钢-混凝土组合梁桥在城市拼宽桥梁中的应用

以深圳市"滨海大道接科苑大道新建匝道工程"项目中后海滨立交跨线桥拼桥工程为背景,通过比选推荐采用钢-混凝土组合梁结构。同时对结构进行计算分析,结果显示结构各项指标均满足现行规范要求,为类似的城市拼宽桥梁提供一定的借鉴。

深圳市机场南路钢-混凝土组合梁桥施工方案研究

通过深圳市机场南路宝安立交主桥50+82+50m钢-混凝土组合梁桥的工程实例,介绍了大跨径钢-混凝土组合梁桥不同施工方案对内力的影响,通过比较选定最优的施工方案。

钢-混凝土组合梁桥维修加固质量检验评定方法研究

我国早期修建的钢-混组合梁桥经过二十余年的运营使用,已步入生命周期的第一个阶段。由于结构材料及构件本身性能退化,外部环境的侵蚀作用,以及超载运营等其他非常规因素的影响,开始出现桥面板破损,钢梁锈蚀等病害。该文介绍了对该阶段这类桥梁进行维修加固措施及加固质量检验评定方法的研究。首先从这类桥梁目前常见病害及维修加固措施研究入手,归纳出钢梁结构的防腐及重新涂装,混凝土桥面板的更换,钢梁构件连接的更换及处理,杆件、构件的尺寸检查及矫正,以及钢梁裂纹的修复等五项基本能代表当前阶段钢-混组合梁桥维修加固措施的内容。然后针对各项处理措施建立相应的质量控制及检验评定的指标体系,并给出检验指标相应的评价标准和检验方法。

大跨度体外预应力钢-混凝土组合梁桥跨越城市主干道施工技术

以跨越某城市主干道的大型预应力钢混凝土组合箱梁桥为例,介绍该桥型钢箱梁制作、跨越大型城市干道安装拼接、现浇桥面板、体外预应力施工等方面的施工组织和施工技术要点与难点。

合理调整施工顺序对钢-混凝土组合梁桥内力的影响

本文介绍了钢-混凝土组合梁桥的受力特点,并根据竹溪大道-民族大道立交钢-混凝土组合梁桥的设计情况,对通过调整施工顺序来对弯矩进行合理分配的方法进行了论述。

腹板结构对钢-混凝土组合梁桥稳定性能的影响研究

文章以某分幅式钢-混凝土组合梁桥为研究背景,通过采用ANSYS有限元软件建立全桥实体数值模型,系统研究了腹板结构设计参数对钢-混凝土组合梁桥稳定性能的影响,得出以下结论:(1)钢-混组合梁桥的弹性稳定系数随着腹板高厚比的增大而逐渐减小,减小腹板的高厚比能提升桥梁的极限承载能力,腹板高厚比取110~120能兼具腹板稳定和防止翼缘板失稳的优点;(2)随着竖向腹板加劲肋厚度的增大,钢-混组合梁桥弹性稳定系数呈小幅度逐渐增大趋势,考虑到实际施工中加劲肋厚度应该与其翼缘板、腹板等构件相互匹配,故建议取值为1.2~1.6 cm;(3)随着腹板加劲肋间距的增大,钢-混组合梁桥的弹性稳定系数逐渐减小,密集布置加劲肋能有效提升桥梁的极限承载能力,而稀疏布置加劲肋会略微削弱桥梁的稳定性能,钢-混组合梁桥采用2.5 m的加劲肋间距即可满足规范设计要求。

钢-混凝土组合梁桥沥青混凝土铺装层力学响应

采用有限元分析方法,在考虑桥梁整体变形与局部车轮荷载共同作用的条件下,对钢-混凝土组合梁桥桥面铺装体系进行了力学分析,并与普通路面结构计算模型进行对比,总结出钢-混凝土组合梁桥桥面铺装受力特点,找出了最不利轮载作用位置,确定了铺装层设计控制指标,为钢-混凝土组合梁桥桥面铺装受力分析提供了理论基础。