等厚超薄T型肋钢-混组合桥面板力学性能研究

为研究等厚超薄T型肋钢-混凝土组合桥面板应用在桥梁负弯矩区段的受力性能,进行了足尺模型静力试验,测试了负弯矩作用下桥面板破坏全过程的变形、应变、混凝土裂缝、极限承载力等。研究结果表明:该新型钢-混凝土组合桥面板负弯矩受力呈典型弯曲破坏模式,受载符合平截面假定,板重量和负弯矩承载能力是常规钢-混凝土组合桥面板的约72%和1.36倍。在试验结果的基础上,建立了等厚超薄T型肋钢-混凝土组合桥面板的负弯矩承载能力实用计算公式,试算对比表明该公式具有工程适用性。

火灾对中承式拱桥钢-混组合桥面板结构性能影响分析

以某中承式拱桥为研究对象,采用火灾动力学软件FDS对中承式拱桥钢-混组合桥面板在桥下跨中位置2 m处发生油罐车火灾场景下的温度场进行研究,同时运用ABAQUS有限元软件对钢-混组合桥面板进行热-结构耦合分析,研究火灾作用下中承式拱桥钢-混组合桥面板的结构性能。结果表明:当桥下跨中位置发生火灾时,桥面板跨中部位温度场最高,达1120℃,远离跨中构件温度逐渐下降;火灾作用下桥面板出现严重形变,随火灾时间增长,跨中竖向形变达到331.80 mm;钢梁Mises应力变化云图显示钢梁受火后离火源越近位置应力发展越快,高应力区域主要集中于火源附近的构件上,最大应力可达到323.65 MPa。

预制钢-混组合桥面板组装式连接静力及疲劳性能试验

桥梁建造由装配化向组装化的转换是未来桥梁工程发展的方向,钢-混组合桥梁是一种与工业化、组装化高度契合的结构形式;活性粉末混凝土等超高性能水泥基材料的应用为钢-混组合结构桥梁的轻型化和组装化提供了新的契机与挑战。提出基于高弹模和高韧性混凝土-粗骨料活性粉末混凝土的预制桥面板及板间组装式连接结构(CSL),从而减轻结构自重、改善预制桥面板间的连接性能,实现桥梁结构的组装化作业,提升桥梁的建造质量和速度。通过四点弯曲试验考察预制粗骨料活性粉末混凝土桥面板及其干式连接结构的结构行为,分析加载全过程挠度的发展特点,探明极限承载能力及疲劳性能。静力试验结果表明:通过CSL连接而成的桥面板具有优异的变形能力和弯曲韧性,破坏均发生在粗骨料活性粉末混凝土板内,CSL的抗弯极限承载力高于粗骨料活性粉末混凝土桥面板;CSL的钢混连接面处弯曲初裂应力值不小于9.0 MPa,接近粗骨料活性粉末混凝土的弯曲初裂应力,并具有良好的裂缝约束能力。疲劳试验结果表明:CSL中的钢结构应力幅较小,经过800万次疲劳加载后,CSL连接桥面板未发生疲劳破坏,桥面板间连接焊缝应力幅仅26.8 MPa,不会出现疲劳破坏;CSL中的预加力对连接结构的静动力性能具有重要影响。

大跨钢桁拱钢-混组合桥面板极限承载力试验

为评估钢-混组合桥面板结构在公路荷载作用下的极限承载力,对其进行极限承载力性能试验研究。根据圣维南原理,选取正负双向弯矩受力的立柱区部分桥面板作为实桥的有限元分析模型,并试验制作了2个等尺模型试件A和B,用于考察钢-混组合桥面板正负双向弯矩区的极限承载力性能。试验结果表明:模型A混凝土板被拉坏,工字钢上下翼缘板、腹板以及纵向钢筋始终未屈服,PBL、钢底板以及横向钢筋均在破坏之前屈服,模型A的破坏荷载为1 750kN;模型B混凝土板被压坏,PBL在破坏之前屈服,模型B的破坏荷载为2 200kN。研究结果可为钢-混组合桥面板极限承载能力设计计算提供参考。

宜宾新市金沙江大桥主桥总体设计

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中、下塔柱和上、中、下横梁及下塔柱横向连接隔板组成。主梁采用钢桁梁与钢-混组合桥面板的板桁结合型式,主桁横向中心距28 m,桁高6.8 m,标准节间长6.8 m,上、下弦杆与腹杆呈“N”形布置,采用焊接整体节点。桥面板采用钢-混组合桥面板。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线体系,疲劳应力幅280 MPa,斜拉索在主桁上采用锚拉板锚固方式,在桥塔上采用钢锚梁锚固方式。采用桥面全回转吊机进行主桁、横桁单元件安装;钢-混组合桥面板滞后主梁2个节段施工。

洪塘大桥自锚式悬索桥设计要点

洪塘大桥位于福州西郊,跨越乌龙江,需原桥位拓宽改建,新建主桥采用自锚式悬索桥。基于施工期间保通车的民生要求,提出了三阶段横向拼接施工的设计方案,建成了国内第一座在改建工程中实现保通车目标的自锚式悬索桥。首次提出了主缆平弯锚固方案,改善了主缆锚固区的管养条件。采用有限元程序对桥梁运营及施工过程中的关键工序进行仿真分析,根据分析结果指导施工和施工控制,现场监测数据表明计算值与实测值相符。

面板结构设计对正交异性板疲劳性能的影响研究

为量化面板结构形式对正交异性钢桥面板疲劳性能的影响,以军山长江大桥钢箱梁正交异性板为例进行研究。采用有限元分析软件ANSYS建立4节段钢箱梁仿真分析模型,研究采用5种面板结构形式时正交异性板各疲劳构造细节的最不利应力幅和疲劳寿命系数。研究结果表明:面板刚度增加对面板开裂构造疲劳性能改善作用最大,对加劲肋开裂构造疲劳性能改善作用次之,对横隔板开裂构造疲劳性能改善作用最小;与增加面板厚度相比,采用钢-混组合桥面结构可以大幅降低正交异性板各构造细节疲劳应力幅,提高其疲劳寿命,这一点值得进一步深入研究。