钢-超高性混凝土组合梁桥华夫桥面板性能研究

为解决传统钢混组合梁桥桥面板易开裂、钢桥面铺装破损等技术难题,将超高性混凝土(UHPC)桥面板与钢梁组合构成钢-UHPC组合梁桥。其力学性能优良,是1种全寿命周期内极具竞争力的新型组合桥梁形式。通过进行UHPC华夫板有限元计算,设计了9个足尺条带模型试验予以研究。试验分析表明:UHPC构件正弯矩试验荷载-位移曲线大致分为线弹性阶段、弹塑性阶段、宏观裂缝开展阶段及屈服阶段,在线弹性阶段时,其刚度及极限抗弯承载力随配筋率增加而增加,弹塑性阶段后,端钩形纤维梁比直线型纤维梁刚度稍大;端钩型纤维UHPC构件较直线型纤维UHPC构件具有更优越的受力性能。端钩型纤维UHPC试件开裂应力19.4 MPa,是华夫型UHPC桥面板设计应力9.96 MPa的1.95倍,足以满足正常使用状态裂缝宽度要求:UHPC构件延性很好,在正负弯矩加载工况下,直线型纤维和端钩型纤维UHPC构件均具有较高的持载能力。

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。

支点位移法在钢-混凝土连续组合梁桥施加预应力中的应用研究

钢-混凝土连续组合梁桥的中间支点附近为负弯矩区,会导致桥面混凝土开裂,缩短使用寿命。支点位移法可以对混凝土桥面施加一定的预应力,从而避免桥面混凝土因受拉而开裂。结合张家界至南充国家高速公路湖北省宣恩(李家河)至咸丰段小模枢纽互通主线钢-混凝土连续组合梁桥的设计施工,分析研究支点位移法。

变截面连续钢-混凝土组合梁桥拼宽设计研究

为促进钢-混凝土组合梁结构在公路改扩建工程中的应用,文章以扬溧高速丹徒枢纽主线上跨沪宁高速主线桥拼宽设计为例,对老桥采用钢-混凝土结构进行拼宽设计。解决桥梁净空受限、新老桥变形协调、施工周期控制严格等问题,能为国内同类桥梁的拼宽设计提供借鉴。

(40+60+40)m预应力钢-混凝土组合梁桥结构动力特性分析

以跨津浦铁路公路桥为例,用有限元软件MIDAS分析了预应力钢-混凝土组合梁桥的动力特性,分析结果显示了该类桥有良好的动力性能。

钢桁腹-混凝土组合梁桥受弯性能分析

基于欧拉-伯努利梁理论,分析钢桁腹-混凝土组合梁桥的受弯性能。考虑到腹杆在纵向的不连续性,通过对腹杆进行受力分析,将腹杆的受力等效为轴力和面内弯矩,分别作用在顶板和底板上。引入奇异函数建立梁挠曲的微分方程,根据支座边界条件和腹杆节点的位移协调方程求解出所有的未知系数,得到了顶板和底板在不同荷载下的挠曲函数以及腹杆的轴力。根据腹杆的轴力确定腹杆的破坏荷载以及破坏形式。最后通过ANSYS建立实体有限元模型,对比了不同腹杆倾角下顶板的挠度和腹杆轴力,计算结果与有限元结果误差在5%左右。说明该方法能计算在弯曲荷载下,任意点的挠度和所有腹杆的轴力,计算方法既简单又能满足精度要求。

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。

钢-混凝土组合梁桥温度场及温度效应研究

为研究钢-混凝土组合结构梁桥的温度场及温度效应,以一座钢-混凝土组合梁桥实际工程为研究对象,对其温度场进行了实测,并通过最小二乘法拟合得到沿截面竖向的最不利温度梯度模式,与我国现行规范中规定的温度梯度模式进行对比,最后通过建立实桥的有限元模型分析了两种温度梯度模式作用下的桥梁结构响应。研究结果表明:钢-混凝土组合结构混凝土桥面板与钢梁接触的局部范围内存在较大温差;由实测温度场拟合得到的温度梯度模式与我国现行规范规定的温度梯度模式形式上有所差别。

钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能对比试验研究

采用超高性能混凝土(UHPC)板与钢梁结合的钢-UHPC组合梁,具有自重轻、抗裂性和耐久性好的优点,对于钢-混凝土组合梁的发展具有重要意义。为了解钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能的差别,本文以某钢-普通混凝土简支组合梁桥为工程背景,进行了钢-UHPC组合梁桥的试设计,在此基础上,制作钢-UHPC组合梁和钢-普通混凝土组合梁模型进行抗弯性能的对比试验研究。结果表明,两种组合梁的受力特点类似,破坏模式均表现为钢梁底板先屈服,然后桥面板顶部混凝土被压碎。在极限抗弯承载力相等的情况下,钢-UHPC组合梁的桥面板厚度可以减小28%,且延性更好。钢-UHPC组合梁桥面板的剪力滞效应、钢梁与桥面板间的水平相对滑移均小于钢-普通混凝土组合梁。此外,钢-UHPC组合梁弹性阶段抗弯刚度与钢-普通混凝土组合梁相差不大,但由于组合梁总高度减小,后期刚度小于钢-普通混凝土组合梁刚度。研究结果可为钢-UHPC组合梁的进一步研究与工程应用提供参考。

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。

整体预制钢-混凝土组合梁桥合理结构研究

为了在中小跨径桥梁中推广使用钢-混凝土组合结构桥梁,提高桥梁的工业化建造水平和组合梁桥的装配化程度,提出了一种整体预制钢-混凝土组合梁桥结构。结合常用的中小跨径的需求,考虑公路运输条件和吊装能力,构建了整体预制钢-混组合梁结构基本单元,并提出了单元之间的连接方式,进一步形成整体桥梁。计算分析表明:所提出的整体预制钢-混组合梁,在受力性能方面均优于传统分离预制钢-混组合梁,在全寿命周期的经济性能方面优于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁,在施工性能方面相比于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁以及分离预制钢-混组合梁会明显提高施工效率、缩短施工工期,而且更容易保证施工质量,为桥梁工程提供了一种结构合理、施工便捷的结构形式。

钢-混凝土连续组合梁桥的理论分析和试验研究

根据完全剪力连接的连续组合梁桥的构造特点及各部分受力机理,做出合理假设,提出分层平面框架计算模型该计算模型用于沈阳市东西快速干道工程某段连续组合梁桥,计算值与静载试验实测值非常接近,证明了本计算模型用于钢-混凝土连续组合梁桥正确实用的.

工字钢-混凝土板组合梁在跨线桥改造中的应用

以某高速公路跨线桥改造工程为背景,阐述了工字钢-混凝土板组合梁桥的结构设计及其特点,运用允许混凝土桥面板产生裂缝的设计理念,通过采取合理的施工顺序和配筋设计等措施,减小了中墩桥面板负弯矩大小,控制了桥面板裂缝宽度,提高了结构的耐久性,为同类桥梁设计提供参考。

钢-混凝土组合梁悬索桥吊装施工颤振稳定分析

怀来官厅水库特大桥主桥为主跨720m的悬索桥,加劲梁采用钢-混凝土组合梁,采用现场节段吊装法施工。为指导该桥加劲梁吊装施工,采用ANSYS软件建立全桥及施工阶段的有限元模型,分析加劲梁整体式吊装和分离式吊装2种方案下结构的颤振稳定性及动力特性,并提出了抑振措施。结果表明:加劲梁整体式吊装方案比分离式吊装方案具有更好的动力特性和颤振稳定性,推荐采用整体式吊装方案施工;2种方案下结构的颤振临界风速小于相应的颤振检验风速,存在发生颤振的可能。因此,提出了采取增设竖向交叉索的临时加劲措施。通过抑振效果分析可知,该措施可以增加结构的扭转基频,显著提高施工阶段的结构颤振稳定性。

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。

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。

预应力钢-混凝土组合梁桥的动力特性分析

以跨津浦铁路公路桥为例,用有限元软件MIDAS分析了预应力钢-混凝土组合梁桥的动力特性分析,分析结果显示了该类桥有良好的动力性能。

钢-混凝土组合梁桥负弯矩区高性能材料试验研究

针对钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土板开裂问题,为研究在钢-混组合梁负弯矩采用UHPC、ECC高性能混凝土材料的有效性和可行性,对三片采用不同材料的缩尺试验梁负弯矩区的力学性能进行研究,得到了以下主要结论:组合梁负弯矩区使用高性能混凝土后,组合梁的刚度有一定提高;相较于使用普通混凝土,使用高性能混凝土后的负弯矩区域裂缝分布均匀,不再集中分布于加载点附近,卸载后最大裂缝宽度出现闭合趋势,大量的微裂缝已经闭合,最大裂缝宽度显著减小。

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。