钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪性能试验研究

为研究高强螺栓作为钢-预制UHPC组合梁剪力键的抗剪性能,共设计15个推出试件,探究螺栓间距和螺栓数量对试件的破坏模式、荷载-滑移曲线、极限承载力、延性和初始抗剪刚度的影响。试验结果表明,推出试件的主要破坏模式为螺栓剪力键剪断,同时在螺栓剪切面下端有局部UHPC受压剥落,UHPC预制板只在剪力槽四周出现细微裂缝。减小螺栓间距会导致试件的抗剪性能降低;而增加螺栓数量可以有效地提高试件的抗剪性能,但也会导致单栓初始抗剪刚度下降。分析国内外现行钢-混凝土组合梁中剪力键的抗剪承载力计算公式,并以此提出一条更适用于钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键群的抗剪承载力计算公式。对比提出公式的计算值与试验值,两者的平均比值、标准差和变异系数分别为1.02、0.02和0.02。

预制钢-UHPC组合梁中橡胶-短栓钉剪力件的抗剪性能试验研究

为了探究钢-UHPC组合梁中橡胶-短栓钉剪力件的抗剪性能,试验设计并制作了10个推出试件,研究橡胶套筒尺寸和加载制度对其抗剪性能的影响规律。试验结果表明:试件以栓钉剪断为主要破坏形式,并伴随栓钉附近局部混凝土压碎。橡胶套筒厚度对剪力件的抗剪承载力影响较小,橡胶套筒厚度为2mm的组合剪力件承载力为普通剪力件的94%。随着橡胶套筒厚度的增加,剪力件的抗剪刚度随之下降,最小为普通剪力件的87%;相对滑移则随着厚度增加而增加,最大为普通剪力件的142%。而随着橡胶套筒的高度增加,剪力件的抗剪承载力随之减少,橡胶套筒高度为50mm的组合剪力件承载力为普通剪力件的89%;随着橡胶套筒高度的增加,剪力件的抗剪刚度随之下降,最小为普通剪力件的75%;相对滑移则随着高度的增加而增加,最大为普通剪力件的137%。

可拆卸式钢-预制UHPC组合梁中高强螺栓剪力键的抗剪性能试验

试验共设计16个推出试件,探究螺栓直径、螺栓等级、螺栓预紧力和剪力键类型对钢-预制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁中高强螺栓剪力键抗剪性能的影响.试验结果表明,推出试件以剪力键剪断为主要破坏模式.螺栓剪力键的抗剪性能随螺栓的直径和螺栓等级的增大而提高;螺栓预紧力仅对初始抗剪刚度有影响;相比于传统焊钉剪力键,螺栓剪力键的单栓抗剪承载力有所下降,但整体抗剪性能仍满足结构性能要求.结合试验结果和国内外规范公式,提出一条更精确的计算公式用以预测钢-预制UHPC组合梁中螺栓剪力键的抗剪承载力.

部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩下抗剪强度

为研究部分充填式窄幅钢箱-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁在负弯矩下的裂缝开展、局部屈曲和竖向抗剪强度,对5根不同UHPC翼板层厚和钢箱不同充填高强混凝土(high strength concrete,HSC)高度的组合梁试件进行反置正向加载,得到了试件在加载过程中的破坏过程、荷载-裂缝宽度曲线、荷载-跨中挠度曲线、跨中应变分布和腹板应力应变等并进行分析。结果表明:相比于普通混凝土(normal concrete,NC)翼板试件,半UHPC和全UHPC翼板试件其抗剪承载力提升不大,仅8.3%和11.6%;相比于未充填试件,半充填和全充填试件其抗剪承载力分别提升了61.7%和87.2%。用UHPC替换部分NC翼板后试件能有效地控制裂缝发展,钢箱内充填HSC能有效地减小腹板局部屈曲。考虑翼板、钢梁和充填HSC对抗剪承载力的贡献,通过分项叠加法确定试件的抗剪承载力计算方法,能较准确地计算试件的抗剪承载力。

预制桥面板存放龄期对钢-混组合梁受力的影响分析

为了研究预制桥面板存放龄期对钢-混组合梁受力的影响,以实际工程中两座跨径为5×35 m和40 m+60 m+40 m的钢-混组合连续梁为例,对比研究混凝土收缩、徐变对成桥状态桥面板轴向拉力和裂缝宽度以及预制桥面板的存放龄期对成桥状态钢梁应力的影响。结果表明,可通过延长存放龄期来减小桥面板的裂缝宽度;预制桥面板的存放龄期对成桥状态钢梁上、下缘的应力都有影响。

基于有限元的负弯矩作用下钢-UHPC组合梁弯曲性能研究

随着UHPC材料在桥梁工程中的广泛应用,钢-UHPC组合梁在负弯矩作用下的弯曲性能也受到了重点关注。文章借助ABAQUS对该问题进行了数值分析,研究了混凝土材料、纵向配筋率、剪力连接程度、钢材强度等参数对负弯矩作用下钢-UHPC组合梁抗弯性能的影响,并采用现有弯曲承载力对负弯矩作用下钢-UHPC组合梁的抗弯承载力进行了计算分析。研究结果表明:混凝土材料(UHPC)、纵向配筋率、钢材强度对负弯矩作用下钢-UHPC组合梁的抗弯承载力有显著影响,而组合梁的剪力连接程度对抗弯承载力的抗弯承载力影响较小。现有关于负弯矩作用下钢-UHPC组合梁的抗弯承载力由于未考虑UHPC的抗拉贡献,导致承载力计算值偏小。

大跨长联钢-混组合梁桥面板预制胶拼施工技术

孟加拉国帕德玛大桥主桥上部结构为6×(6×150) m+1×(5×150) m七联大跨度连续钢-混组合梁。公路桥面设有平曲线,桥面板底部设横肋、板内设纵向预应力钢绞线,桥面板剪力钉(环)槽口边缘与钢梁剪力钉(环)间距小,槽口内纵、横钢筋多且与剪力钉(环)间距小,混凝土桥面板的预制、安装精度和质量控制要求高。桥面板分块整幅在预制场匹配预制,桥上通过胶拼连接,然后分区段进行永久预应力筋张拉、孔道压浆、剪力钉(环)槽口混凝土灌注,将混凝土桥面板与连续钢桁梁组合。混凝土桥面板采用长短线结合匹配预制技术,节省了模板和场地投入,保证了预制精度和预制速度;采用架板机拼装、胶拼连接、分区段张拉永久预应力筋、钢梁上铺设滑动层减少预应力张拉损失、灌注剪力钉(环)槽口混凝土进行组合等安装技术,完成了大跨长联钢桁梁桥公路桥面板的安装施工。

新型预制钢-混凝土组合梁受力性能分析

为降低预制钢-混凝土组合梁在安装施工过程中的经济成本,推动装配式建筑的发展,提出一种新型预制钢-混凝土组合梁。基于有限元软件ABAQUS建立了预制钢-混凝土组合梁试件非线性模型,研究其在单调载荷作用下不同参数对试件的破坏过程、承载性能和变形性能的影响规律。结果表明:新型预制组合梁的承载性能和变形性能均优于传统截面形式的预制组合梁;各个试件的破坏过程基本相似,均表现为典型的受弯破坏;悬臂段钢梁外伸长度和钢接头埋置长度的增加可以明显提升试件的变形性能,但对其承载性能的影响较小;增加梁内纵向钢筋配筋率明显提高了试件的承载力,但使得延性降低,在设计时新型预制钢-混凝土组合梁内纵向配筋率不宜超过1.5%。

山区公路装配化钢-混组合梁桥设计及关键技术研究

为提升山区高速公路钢-混组合梁桥的预制装配化和通用性等技术水平,根据山区高速公路结构和公路荷载特点,提出了一种适用于山区高速公路装配化施工的钢-混组合梁构造形式,并对其设计及关键技术进行研究。山区高速公路钢-混组合梁可采用结构简支桥面连续或结构连续体系;主梁采用将2片工字形钢梁组合为1榀整体预制而形成的工字形榀梁横断面,半幅桥的2车道和3车道分别采用2榀和3榀工字形钢梁横断面;30、40、50 m跨径主梁梁高分别为1.6、2.0、2.5 m;2片工字形钢梁间采用X撑联结系以提高结构的整体性。钢-混组合简支桥面连续体系采用钢-UHPC简支桥面连续构造,避免了普通混凝土连续段混凝土易开裂的问题;在墩顶后浇段一定范围内设置抗拔不抗剪连接件,并采用施加部分预应力的负弯矩区抗裂技术,解决了结构连续体系预应力效率低、负弯矩区混凝土桥面板易开裂的问题;采用架桥机逐孔单榀整体吊装的快速架设施工技术提高了施工效率。该山区公路装配化钢-混组合梁工程应用表明:快速架设的装配化钢-混组合梁不仅极大提高了山区高速公路的建造效率,而且具有较好的经济性和适用性。

基于UHPC的钢-混凝土连续组合梁桥负弯矩区抗裂构造研究

针对钢-混凝土连续组合梁桥负弯矩区混凝土开裂的问题,提出了采用预制UHPC横梁且带预应力锚栓钢端板的连续组合梁新构造,该构造在位于钢-混凝土连续组合梁负弯矩区内,通过栓钉、钢端板、预应力钢筋、化学高强度膨胀螺栓将预制UHPC桥面板和预制UHPC横梁与相邻梁体进行桥梁连接。该构造限制了负弯矩区钢筋混凝土桥面板裂缝的产生和发展,具有适宜的刚度和良好的抗震性能,减小了混凝土横梁的厚度,减轻了桥梁自重,工厂预制UHPC构件以及简明的构件连接方式有效提高了施工质量和施工速度。

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。

钢-混凝土预制板组合梁的试验研究

为研究钢-混凝土预制板组合梁在静载作用下的组合效应,完成了3根钢-混凝土预制板组合梁在跨中集中荷载作用下的试验,结合试验结果与现有的组合梁理论,对钢-混凝土预制板组合梁的抗弯受力性能及其组合效应进行了分析,为该方向的进一步研究提供实用参考价值。

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-混凝土预制板组合梁试验研究

对12个不同预留孔形、孔内不同填充材料的推出试件及2根不同预留孔形的完全剪力连接与1根部分剪力连接的钢-混凝土预制板组合梁进行了试验,结果表明,只要预留孔形设计合理,灌孔混凝土强度得当,钢-混凝土预制板组合梁就具有良好的组合效应和整体工作性能,是一种有发展前途和广泛应用领域的新型组合结构。

浅析钢-混凝土预制板组合梁的组合效应

同时对2根不同预留孔形的完全剪力连接与1根部分剪力连接的钢-混凝土预制板组合梁进行了试验研究,探讨了这类梁组合效应.试验结果表明:3根组合梁均具有良好的组合效应.

预应力钢桁-混凝土预制面板组合梁桥在三峡工程中的应用

本文详细介绍了新型的桥梁结构体系-预应力钢桁-混凝土预制面板组合粱桥在三峡工程临时施工用桥中设计和施工方法,工程应用表明该桥梁体系在水电工程施工中安装快捷、可以重复使用从而节省材料。本文还报道了设计的关键技术和施工的关键环节,与三峡工程中同类条件下的桥梁工程比较证明该桥型具有明显的经济效益和社会效益。通过对该桥的有限元分析与现场的静动力荷载试验比较和拆除时的损伤检测,均证明该桥型具有良好的使用性能。该桥经过三峡施工高峰期的考验。

毛栗坡大桥钢-混工字型组合梁安装技术研究

随着我国基建事业的迅速发展,钢-混凝土组合梁桥在国内也取得了迅速的推广和应用。钢-混工字型组合梁安装施工技术要求快速、安全、优质,因此对于项目工程施工组织以及技术要求相对较高。文章以贵州省都匀至安顺公路第T27合同段杨武互通毛栗坡大桥为依托,对钢-混工字型组合梁安装施工技术进行研究。针对其环境复杂、施工场地限制且线形控制要求高等施工难题,对于钢梁吊装施工采取分节段制造及运输、临时支架搭设、移动式总拼装平台现场拼装等技术措施,解决了复杂环境下钢-混工字型组合梁安装的施工难题,为今后类似钢-混工字型组合梁吊装施工提供借鉴与参考。

钢-混组合梁桥面铺装UHPC施工要点研究

现有研究表明:UHPC可有效提升钢-混凝土组合梁负弯矩区桥面板抗拉能力,提高抗裂性能与刚度,但其工程应用研究较少,实践性成果不足。因此,以济阳路快速化改建工程项目为载体,将UHPC应用到钢-混凝土组合梁桥面板负弯矩区,归纳包括现场搅拌、浇筑和养护等环节在内的UHPC桥面铺装的施工技术要点,其应用效果良好,验证了相关理论研究成果的科学性与可靠性。

装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土板湿接缝受力性能研究

为探究适用于装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土板湿接缝的连接性能,设计制备了3个足尺组合梁预制混凝土板湿接缝连接模型试件,采用试验和理论方法研究了预制混凝土板湿接缝连接构造和混凝土强度对连接件抗剪承载力的影响。研究结果表明:采用C50微膨胀混凝土作为后浇带的试件极限承载力是整体式桥面板试件的88%,采用超高性能混凝土(UHPC)作为后浇带的试件极限承载力是整体式桥面板试件的92%;采用UHPC材料可充分发挥其优异性能,显著减小后浇带的尺寸,且能有效保证预制混凝土板的整体性;基于试验结果提出考虑钢筋不均匀应力影响和后浇带影响的装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土湿接缝承载力计算公式。

钢-混组合梁与预应力混凝土预制箱梁上部结构及桥型方案比选

以实际工程G1816乌海至玛沁国家高速公路景泰至中川机场段施工图为背景,结合同类项目实施的成功经验,结合工期、安全和造价等综合考虑,同时为贯彻国务院关于化解钢铁行业产能过剩的相关文件精神,对钢-混组合梁与预应力混凝土预制箱梁两种桥型方案比选。