波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥设计参数分析

为明确波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥关键设计参数的合理取值范围,以3×30 m波形钢腹板结合梁桥通用图为研究对象,建立波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁有限元模型进行参数敏感性分析。研究翼缘板宽厚比、波形钢腹板高厚比、横隔板间距及钢梁高跨比等对结构受力性能的影响,并给出关键设计参数合理取值建议。结果表明:波形钢腹板工字钢梁跨中处受压上翼缘板宽厚比小于23、支点处下翼缘板宽厚比小于19时可满足结构稳定性要求;跨中处波形钢腹板高厚比不宜大于265,支点处腹板厚度由抗剪需求控制;波形钢腹板横向刚度大于平钢板,横隔板间距可放宽至支点处翼缘板宽度的35倍;波形钢腹板工字钢结合板梁桥的钢梁高跨比可取1/28~1/18,经济合理高跨比约为1/25。

桥塔钢-混凝土结合段剪力键破坏机理及极限承载力

为了研究和开发可用于桥塔钢-混凝土结合段的新型剪力键,针对传统的推出试验无法得出剪力键真实承载力的问题,采用新的试验方法对包括栓钉和两种新型剪力键在内的3大类7个子类共31个试件进行了破坏试验研究。根据试验结果,对各类剪力键的破坏机理进行了研究,并对其极限承载力进行了定量分析,建立了各类剪力键极限承载力的统一计算公式。通过与试验值的对比可知:该公式计算结果与试验值吻合良好,可为新型剪力键的设计和应用提供依据。

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。

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。

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。

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。

无格室-承压板钢-混凝土结合部构造的结构特性

为了解无格室-承压板钢-混凝土结合部构造的结构特性,对该类型结合部构造的受力特点及各结构参数影响进行了较系统的研究。通过混合有限元方法建立了无格室-承压板结合部构造的局部计算模型,讨论了其受力特点,并选取混凝土梁预应力、抗剪连接件刚度、抗剪连接件数量、抗剪连接件间距及承压板厚度等5项参数,对该类型的构造进行了较为系统的参数分析。分析结果表明,承压板和钢梁顶底板上的抗剪连接件是该类型结合部荷载传递的主要部件,承压板以承受板厚方向的剪切为主,混凝土梁承担了大部分的结构荷载;在所取的参数范围内,承压板厚度2070 mm的影响很小;混凝土预应力、抗剪连接件刚度和数量对该类型的结合部构造的受力性能影响很大,是设计过程中需重点考虑的问题。

连续钢-混凝土结合梁桥负弯矩区处理方法研究

北京地铁5号线立水桥-立水桥北站段第2联结合梁桥首次综合施加强迫位移、预加静荷载和张拉高强钢筋三种方法对负弯矩区混凝土施加预压应力,施工工序复杂.为判别该施工方法能否有效控制裂缝开展,保证施工质量及安全,分别采用ANSYS数值模拟和施工监测手段对其各施工阶段的应力和变形进行了研究.结果表明,采用现有通用有限元软件可很好地对实际施工过程进行仿真分析,施加强迫位移、预加静荷载和张拉高强钢筋三种方法综合使用可有效为负弯矩区施加预应力,其中预加静荷载法最有效,但对钢梁内力及变形影响较大.

铁路钢-混凝土结合梁动力系数试验研究及参数分析

以抗剪连接度为参数设计了2片钢-混凝土简支结合梁,对车辆模型以不同速度和重量过梁时的动力响应进行了测试;采用ANSYS软件建立了车桥模型,分析了行车速度、结合梁跨度、车桥频率比、车桥质量比、栓钉抗剪连接度等参数对结合梁桥动力系数的影响。结果表明:随车辆速度的增加,结合梁动力系数呈共振和消振交替上升趋势;动力系数随车桥频率比的增大而增大,随结合梁跨度、栓钉抗剪连接度和车桥质量比的增大而减小,车桥质量比越小,动力系数下降速度越快。所有参数中,结合梁跨度和车桥频率比对动力系数的影响最大。

无格室-承压板钢-混凝土结合部力学模型及简化计算方法

钢-混凝土结合部是混合梁的刚度突变点,容易形成结构体系的弱点,是结构设计成败的关键。焊钉和开孔板连接件是钢-混凝土结合部中常用的2种抗剪连接件,如何确定抗剪连接件剪力大小及分布情况是钢-混凝土结合部设计的关键技术问题之一,但目前尚缺少理论分析结果及实用的简化计算方法。利用弹性变形理论,推导了无格室-承压板钢-混凝土结合部的抗剪连接件剪力大小及分布的理论计算公式,并与有限元计算结果进行了验证,理论计算与分析结果一致,表明该公式具有较好的准确性和实用性。

五渡桥钢-混凝土结合段设计研究

介绍了房山五渡桥多种钢-混凝土结合段设计方案对比,分析各种常规桥梁中使用的钢-混凝土结合段构造优缺点,在其基础上通过优化构造,构思了一种新的钢-混凝土结合段构造,即内法兰预压式钢-混凝土结合段构造,拓宽了钢-混凝土结合段构造处理的新思路,达到了构造合理、安全经济、外形美观、施工方便的目的。

桥梁钢-混凝土结合技术工程实践与展望

桥梁组合结构和混合结构是为充分发挥钢和混凝土2种材料的性能优势应运而生的新型结构,而钢-混凝土结合是这2种结构共同的关键技术。钢-混凝土结合技术已广泛应用于组合梁、组合桥面板、钢壳混凝土、钢管混凝土等组合结构,以及混合梁、混合塔柱、混合拱肋、斜拉索塔端混合锚固等混合结构,取得了丰富的工程实践经验,其设计方法也日趋完善。由于组合结构和混合结构具有适应建设条件能力强、结构性能好、品质易保障、施工便利、经济合理、耐久性优等特点,各类桥梁组合结构和混合结构将得到更加广泛的推广应用,进而带动钢-混凝土结合技术的发展和进步,包括:连接件将持续革新并多样化;剪力钉仍会得到普遍应用,同时开孔钢板连接件、新型连接件以及各类连接件组合应用将日趋广泛;超高性能混凝土的应用,将使连接件及结构具有更好的性能,轻型组合梁桥的跨径将得到快速发展;混合结构结合部传力模式由单一模式向复合模式发展,结合部构造也将持续优化改进;钢-混凝土结合部的混凝土材料由普通混凝土向高性能混凝土、超高性能混凝土提升;通过构造、材料、工艺的综合优化,不断提升钢-混凝土结合的结构耐久性;应用领域由桥梁上部结构向基础工程及地下结构拓展等。

混合梁斜拉桥主梁钢-混凝土结合段受力性能研究

以某混合梁斜拉桥为工程背景,分别采用Midas Civil和ANSYS建立全桥空间杆系有限元模型和钢混凝土结合段的精细实体有限元模型,进行最不利荷载组合作用下结构受力性能分析。研究表明:钢-混凝土结合段在最不利荷载组合工况下各组成部分受力均衡、变形连续协调;钢-混凝土结合段的钢箱梁应力满足要求,各钢板无屈曲现象发生;钢-混凝土结合段中混凝土箱梁节段在混凝土顶板与隔板结合部及翼缘倒角位置会出现较大的主拉应力,最大可达到4.84 MPa,超过C50混凝土抗拉强度,建议必要时应增加钢筋用量,进一步优化局部受力。

曲线钢-混凝土结合梁的弹性力学性能分析

根据钢-混凝土结合梁计算原理和能量变分法,推导了曲线钢-混凝土结合梁考虑弯扭耦合作用、混凝土板及钢梁翼缘正应力的剪滞效应和钢与混凝土相对滑移影响的几何线弹性控制微分方程,然后采用样条最小二乘配点法求其近似解,得出了荷载作用下结构的内力和位移,分析了混凝土截面尺寸以及钢与混凝土相对滑移、剪滞效应对结构的影响.

某提篮拱桥拱肋下弦钢-混凝土结合段剪力钉分析及优化

某提篮拱桥拱肋充分利用了钢与混凝土结构的受力特点,将钢拱采用混凝土外包,形成钢-混凝土组合结构,拱肋截面突变且结构复杂。采用有限元软件对该钢-混凝土结合拱肋混合接头进行施工过程模拟,对拱肋下弦钢-混凝土结合段的剪力钉进行施工过程的有限元分析,研究该类结构下弦的受力特点及传力规律,并在此基础上对结构进行结构优化。优化后的混合接头结构剪力钉受力得到较大改善,符合相关规范要求。

时速400 km高速铁路50 m跨钢-混凝土结合梁设计

莫斯科—喀山高速铁路设计时速400 km,50 m跨钢-混凝土简支结合梁为该线桥梁标准跨设计的重要内容。为做好世界上首例满足时速400 km高铁要求的50 m简支结合梁设计,开展了一系列分析研究。首先分析钢-混凝土结合梁设计的必要性,然后在调研国内外结合梁工程基础上给出了两种钢-混结合梁截面形式并通过有限元建模分析,工程量统计、施工分析以及景观分析等对其比选;随后对推荐方案进行静力计算确定了结合梁的合理截面尺寸并给出钢箱的构造设计;紧接着给出50 m钢-混结合简支梁桥车桥动力分析模型和主要计算结果,证实了该设计满足400 km/h高速列车的安全性和舒适性;最后探讨了50 m结合梁的施工方案。所得结论对类似高铁项目的结合梁设计提供有益参考。

新型钢-混凝土结合梁的研发及在重载铁路桥梁强化改造中的应用

为满足既有重载铁路提高轴重强化改造需求,研发了新型变高度钢-混凝土结合梁替换既有低高度钢筋混凝土梁。通过有限元计算和依据相关规范进行的检算分析,确定并优化了结合梁设计。根据桥址条件制定了便捷的换梁施工工法,在5 h天窗时间内顺利实施了换梁工程。通过组织30 t轴重KM98试验列车实车试验,验证了结合梁能够满足30 t轴重重载铁路运输要求。本文所采取的方法解决了小跨度钢筋混凝土梁重载适应性不足的问题,提供了一种桥梁改造新模式。

梁的钢-混凝土结合段研究

该文论述了一种新型的结合段构造,重点阐述了其设计思路及实施方法,为今后类似结构的设计提供技术支持。

钢-混凝土结合梁试件降温过程的数值计算与实验研究

采用控制容积法建立钢 混凝土结合梁试件温度分布的数学模型,并计算了其在降温过程中的温度分布。研制了低温实验装置,对钢 混凝土结合梁试件进行了降温实验,将计算与实验结果进行比较,最大偏差为1.5℃,计算结果与实验值吻合良好。研究表明:降温过程中,试件内部温度分布不均匀,且变化较大,因此在工程实际中,由于气温的变化所产生的温度应力将会给铁路桥梁结构造成危害,值得高度关注。