基于公路规范的钢-GFRP-混凝土组合梁桥受力性能分析

利用有限元软件建立了钢-GFRP-混凝土组合梁桥的空间有限元模型,对钢-GFRP-混凝土组合梁桥进行了施工阶段及运营阶段的静力性能分析。计算结果表明:施工阶段GFRP板的应力、刚度及T形肋的局部稳定验算均满足要求;运营阶段组合梁桥的整体挠度、局部区域挠度及混凝土最大裂缝宽度也满足要求;GFRP板和钢主梁的应力满足相应的材性指标。

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。

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。

跨线连续钢—混组合梁桥负弯矩区抗裂措施设计与研究

为改善跨线连续钢—混组合梁桥负弯矩区的受力性能以解决桥面板开裂问题,以深圳某高速改扩建工程4×85 m连续钢—混组合梁桥为研究对象。基于有限元法,研究增设预应力筋、支点升降法、后浇成型、微膨胀混凝土以及增大配筋率对负弯矩区桥面板抗裂性能的影响。结果表明:桥面板后浇成型可消除一期恒载引起的桥面板拉应力;支点升降法和预应力筋均能在桥面板中引入预压应力,有效降低桥面板的应力水平;增大配筋率只能减小最大裂缝宽度,当配筋率小于1.2%时,随着截面配筋率的增加,桥面板的最大裂缝宽度迅速减小,当配筋率超过2.4%时,随着截面配筋率的增加,桥面板的最大裂缝宽度减小幅度变小;微膨胀混凝土可有效减小桥面板的拉应力。最后基于工程实际提出了综合抗裂措施,可为后续类似工程设计提供参考。

钢-混凝土组合结构桥梁拼宽设计与成桥试验研究

采用钢-混凝土组合结构对既有桥梁进行拼宽可有效缩短施工周期、降低整体梁高并减少墩柱数量,在城市繁忙交通路口的建设环境下综合效益明显。本文以实际工程为依托,对既有混凝土高架桥采用钢-混凝土组合结构展开拼宽设计,建立空间有限元模型展开拼宽桥梁的力学性能分析,并采用成桥试验研究手段研究桥梁的整体受力性能与工作状态,结果表明,采用钢-混凝土组合结构拼宽后的桥梁整体工作状态良好,实测结果与理论分析模型接近,结构体系安全可靠。

跨高速公路钢-混组合梁桥顶推过程中的受力分析

钢-混组合梁的施工方法众多,顶推施工法是一种经济、方便的桥梁架设方法,可以有效提高组合梁桥的建造质量。区别于一般桥梁的顶推施工,跨高速公路的钢-混组合梁顶推法施工时,通常不设置导梁,利用一部分钢箱梁作为导梁,并且有一部分混凝土桥面板也参与整个顶推过程,因此在顶推过程中钢梁和混凝土桥面板的纵向受力均值得关注。同时本文依托项目为双箱单室的组合梁桥,参与顶推过程的混凝土桥面板横向受力状态也与成桥状态受力差别很大。本文针对上述提到的问题,建立有限元模型,进行整个顶推过程的仿真分析,并给出相应计算结果,可供同类项目参考。

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。

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。

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。

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。

内衬混凝土对波形钢腹板组合梁桥力学性能的影响

为了解设置内衬混凝土波形钢腹板组合梁桥的剪切性能、轴向性能、弯曲性能和稳定性能及内衬混凝土参数对其力学性能的影响,以某三跨波形钢腹板组合连续箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立空间有限元模型,分析设置内衬混凝土后波形钢腹板组合梁桥的结构挠度、轴向应力、剪切应力、弯曲性能和稳定性,研究内衬混凝土的长度、厚度变化对结构稳定性、轴向性能及弯曲性能的影响,并给出内衬混凝土的合理长度与厚度建议。结果表明:内衬混凝土能显著降低支点区域波形钢腹板的剪应力和预应力施加效率,提高结构稳定性能;混凝土桥面板压应力随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;实桥设计时,建议内衬混凝土长度不小于中支点梁高,厚度最大不小于0.07倍中支点梁高,最小满足混凝土浇筑及构造要求。

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。

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。

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.

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。