装配式双拼槽钢开孔组合梁受弯性能试验及挠度计算

提出一种新型装配式双拼槽钢开孔组合梁,以钢梁腹板开孔长度为参数,设计4根开孔组合梁和1根实腹组合梁,进行静力性能试验,研究开孔形式对各试件破坏模式、延性、界面滑移、截面剪力分布以及整体工作性能的影响。基于空腹桁架理论,提出考虑剪切变形、洞口处剪力次弯矩局部变形的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法。研究结果表明:新型装配式双拼槽钢开孔组合梁具有良好的整体工作性能;圆形开孔时组合梁表现为弯曲破坏,修圆矩形开孔时组合梁表现为空腹破坏(vierendeel mechanism);开孔形式对双拼槽钢组合梁的刚度和承载力影响显著;与实腹梁相比,圆形开孔时组合梁初始刚度下降12%,极限承载力下降10%;而开孔长度为900 mm的修圆矩形开孔组合梁初始刚度下降60%,极限承载力下降27%;腹板开孔提高了双拼槽钢组合梁的延性,而修圆矩形开孔组合梁与圆形开孔组合梁相比延性略降低;开孔可提高混凝土板抗剪贡献,随着开孔长度增大,各试件混凝土板承担截面总剪力的24%~28%;采用的双拼槽钢开孔组合梁挠度计算方法所得理论值与试验值吻合良好。

桁腹式组合连续梁对拼式节点受力性能研究

桁腹杆组合连续梁主要采用桁式腹杆代替混凝土箱梁桥的腹板受力,顶底板则采用预应力混凝土板,其中桁式腹杆是结构传力的关键构件。对桁腹式组合梁的节点形式进行了介绍,针对对拼式节点采用理论计算、有限元模拟及缩尺比模型试验等方法研究了节点的受力性能。研究结果表明,对拼式节点可以很好地适用于桁腹式组合连续梁,传力路径明确,在设计荷载作用下,节点各部件均处于弹性受力状态,节点初始屈服时的荷载为设计荷载的2.96倍,对拼式节点具有较强的承载能力,可用于桁腹式组合连续梁的设计。

腹板开洞钢-混凝土连续组合梁受剪性能试验研究

为研究腹板开洞连续组合梁的受剪性能,以配筋率和混凝土板厚为变量参数,对5根腹板开洞连续组合梁进行了两点单调对称集中加载试验,采用剪力分离方法对应变试验数据进行计算,得到组合梁钢梁和混凝土板承担的剪力.试验结果表明：腹板开洞不仅降低了连续组合梁的刚度和承载能力,而且引起洞口区域混凝土板和钢梁截面的竖向剪力重分布,剪力主要通过洞口上方的混凝土板来承担,占到总剪力的85%~90%;洞口区域不再符合平截面假定,最终连续组合梁洞口发生剪切破坏,组合梁丧失承载能力;增加混凝土板厚度和截面配筋率可以提高连续组合梁的承载和变形能力,并可以用来进行洞口区域的补强.

部分波形钢腹板预应力连续组合梁性能分析

针对预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区混凝土板预应力效率低、钢腹板易发生局部屈曲等问题,提出了在负弯矩区梁段采用波形钢腹板代替平面钢腹板的混合设计方法.采用理论计算和有限元分析方法,对部分波形钢腹板预应力连续组合梁的受力和变形性能进行分析,并与传统的预应力连续组合梁对比.研究结果表明,混合设计方法充分利用波形钢腹板轴向刚度低、抗屈曲能力强的特点,显著提高连续组合梁负弯矩区混凝土板的预应力效率和开裂荷载,尤其适用于大、中跨径的预应力连续组合梁结构.

计入加劲肋的圆孔蜂窝组合梁强度简化计算

为了简便计算带加劲肋的圆孔蜂窝组合梁的强度,应用空腹桁架理论,推导了计入加劲肋影响的圆孔蜂窝钢-混凝土组合梁强度简化计算公式.通过算例与ANSYS进行验证,结果表明本文的分析方法是正确的,并建议对剪力分布大的梁段混凝土板内配置受拉钢筋.将计算结果与没有加劲肋的算例梁计算结果进行比较,结果表明,加劲肋可以通过增加计算截面面积来提高蜂窝组合梁承载力.

负弯矩区Π型组合梁的连接强度与刚度

研究了加肋腹板连续组合梁的横向连接刚度和强度。采用横向腹板劲肋 ,加强了组合梁刚性上翼缘 (混凝土板 )对工字梁下翼缘的横向约束 ,能有效提高组合梁的侧向失稳荷载 ,但在钢梁上翼缘与钢筋混凝土板连接区域会产生较大的横向集中力。该集中力会导致混凝土板与下部钢梁上翼缘连接区的强度破坏 。

工字型钢-混凝土连续组合梁腹板局部稳定性分析

对工字型钢-混凝土连续组合梁负弯矩区腹板在复合应力作用下的力学性能进行了研究,提出了工字型组合梁腹板在复合应力作用下的局部稳定性计算模型,建立了相应的临界屈曲应力计算公式;基于组合梁腹板的稳定性特点和偏心受压与剪切作用下的相关方程,计算了工字型组合梁腹板在复合应力状态下的弹性屈曲因数,采用势能驻值原理分析得出了连续组合梁负弯矩区腹板稳定的临界应力,提出了弹性受力阶段腹板不设横向加劲肋的高厚比限值。计算结果表明:该计算方法有广泛的适用性,且大部分情况下可以放宽对高厚比的限制,为工字型组合梁负弯矩区腹板的合理优化设计提供了参考。

平曲线段大跨简支钢桁梁悬臂架设方法

针对平曲线段大跨简支钢桁梁桥,为简化施工工序,提高施工效率,以沪通长江大桥非通航孔桥112m简支钢桁梁(共26孔,其中21孔位于半径4 009.55m的平曲线上,相邻2孔桥梁中心线最大夹角1.6°)为例,提出一种平曲线段大跨简支钢桁梁悬臂架设方法。该方法根据平曲线半径、桥梁跨径等参数设计桥跨端部杆件长度和临时连接的转角;使用新型临时连接构造,将悬臂跨端部杆件与锚固跨端部杆件相连,悬臂拼装钢梁杆件;桥跨架设就位后,拆除临时连接构造。其中,新型临时连接构造由顶底板拼接板和腹板拼接板组成,顶底板拼接板是带有平面内折角的异形板件,腹板拼接板是带有平面外折角的弯折板。工程应用结果表明,这种悬臂架设方法架设精度高、简化了施工工序,避免了施工过程中的钢梁横向顶推就位施工,减少了墩顶临时施工设施及现场工作量。

钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥地震响应影响分析

为揭示河谷场地"钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥"地震响应规律,以京昆高速公路"干海子特大桥"为工程背景,建立其三维有限元动力计算模型;采用有限元与间接边界积分方程耦合法(FEM-IBIEM耦合法)进行场地反应计算,并通过多点激励(改进LMM法)方式进行地震动输入,研究行波效应、局部场地效应对其地震响应影响,并和一致激励进行比较,结果表明:该类桥梁低墩较高墩对地震动更敏感,且在墩高突变区域最为明显;较一致激励和高墩和对应梁跨,行波效应增大其墩底轴力、跨中下弦杆和斜腹杆轴力,但减小其它量测值;低墩和对应梁跨,行波效应减小其墩底弯矩、墩顶位移和跨中位移;较一致激励和行波效应,局部场地效应显著增大了大多桥墩和梁跨的位移和内力,且对墩高突变处低墩、梁跨的放大作用最为明显,因此对于河谷场地中"钢管混凝土空间组合桁架连续梁桥"抗震设计,特别是墩高突变区的低墩和梁跨,必须重点考虑局部场地效应的影响。

钢-预应力混凝土连续组合箱形梁的整体性能分析

视多室箱梁单位宽度为空腹桁架 ,取桁架的每根杆件为一平面梁单元 ,用三次插值函数描述其位移 ,单元节点位移参数用三次多项式表示为箱梁梁段单元节点位移参数的函数。这样箱梁梁段单元可分为翼板 (顶底板 )、腹板 (斜腹板 )、伸臂和横隔板单元。在进行有限元分析时将其直接迭加至总体刚度矩阵 ,编制相应的程序后可任意分析单箱多室、多箱多室及不规整的多种材料组成的组合箱梁。同时能分析箱梁的畸变、翘曲、局部变形、剪力滞后和荷载横向分布等。用本文编制的程序进行了一座复杂的钢 -预应力混凝土连续组合箱梁桥计算 。

基于等效模型的波形钢腹板渡槽结构静力性能研究

淠河总干渠渡槽工程采用桁架式梁拱组合体系,主跨跨径达到110 m。槽身侧壁挡水板采用波形钢腹板。针对波形钢腹板结构,目前多采用建立三维精细化板壳模型的方法开展其结构性能研究,建模过程繁琐且计算效率较低。基于刚度等效原理提出一种将三维波形钢腹板简化为二维正交异性平钢板的等效分析方法。首先建立渡槽工程三维波形钢腹板精细化模型及采用简化方法等效的正交异性平钢板模型,然后开展自重和水荷载下结构静力性能分析,最后对比分析两类模型的静力分析结果及相对误差。研究表明:等效平钢板模型与三维精细化板壳模型计算结果吻合较好,等效分析方法具有较高的准确性和可靠性,可为波形钢腹板结构提供一种简便的分析方法,并显著提高计算效率。

下承式钢桁结合梁在双线对称荷载作用下的近似解

下承式钢桁结合梁桥是适合高速铁路的桥梁结构形式之一,由于受力复杂,难以直接确定其在荷载作用下的精确解析解。本文根据下承式钢桁结合梁的变形特征,将其进行连续化处理,等效为闭口薄壁组合箱形梁。然后用势能驻值原理导出下承式钢桁结合梁考虑桥面系钢纵梁-混凝土板相对滑移、横梁竖向变形的影响和混凝土板剪滞效应的控制微分方程。根据结构在双线对称荷载作用下的受力特点,假设等效闭口薄壁组合箱形梁的位移函数,求出下承式钢桁结合梁的近似解。利用本文方法对一个4节间简支下承式钢桁结合梁试验模型进行结构的位移和应力计算。通过将本文解与试验结果对比,说明本文公式的正确性。

跨兰西高速公路特大桥主桥连续梁-钢桁组合结构设计

跨兰西高速特大桥是兰新第二双线的一座跨度最大的桥梁,为跨越兰西高速公路而设,受线路高程的控制,主桥采用一联(80+168+80)m连续梁-钢桁组合结构,即梁部为单箱双室预应力混凝土连续梁,在中跨156 m范围内设置无竖杆三角加劲钢桁,主要承重结构由预应力混凝土连续梁和加劲钢桁梁组合而成,使结构整体刚度大幅提高,结构徐变变形明显减小,同时大大改善了梁端转角。加劲钢桁对连续梁刚度较弱的部位进行了加强,使整个桥梁结构的竖向刚度分布更加均匀,同时有效降低了桥梁建筑高度。

基于PBL-栓钉组合剪力键的钢-UHPC组合桁式拱桥节点拉拔性能研究

为研究概念设计的1000 m钢-UHPC组合桁式拱桥新结构中拱肋-腹杆节点构造形式、UHPC强度对节点拉拔性能的影响,及新型PBL-栓钉组合剪力键应用于拱肋-腹杆节点的有效性,设计制作缩尺比为1∶5的4种采用不同剪力键形式(1对PBL剪力键+2排栓钉、2对PBL剪力键+3排栓钉、2对PBL剪力键、3排栓钉)的拱肋-腹杆节点模型进行拉拔试验,并进行缩尺、足尺模型有限元分析。试验和缩尺有限元分析结果表明:采用PBL-栓钉组合剪力键、仅采用PBL剪力键、仅采用栓钉的拉拔试件的破坏模式分别为UHPC拱肋剪切破坏、锚固区UHPC拔出、栓钉拉断;采用PBL-栓钉组合剪力键的试件最大安全系数为2.43,满足设计要求。根据足尺有限元模型结果,采用PBL-栓钉组合剪力键的拱肋-腹杆节点总用钢量少,拉拔性能好,设计合理;UHPC的抗压强度对节点的拉拔性能影响不大;适当提高UHPC的抗拉强度可提高节点的拉拔极限承载力。

BIM在大跨高铁连续梁-钢桁组合桥施工中的应用

为研究BIM技术在连续梁-钢桁组合桥施工中的实施技术路线与应用价值,依托郑阜高铁沈界1号大桥项目,从BIM应用流程、模型建立、审核图纸、深化设计、优化施工及进度与物资管理等方面展开研究。通过Revit、Catia与Inventor软件的组合应用,实现了空间曲线构件主梁底板纵向预应力管的Revit族模型精确构建;采用三维剖切法审图,可快速发现钢筋与节点板、预应力管道的碰撞问题;基于钢筋BIM量,实现钢筋大样图的深化设计并用于钢筋加工交底单的绘制;基于主梁节段的BIM工程量及挂篮悬臂浇筑工序时间,实现了主梁施工进度的合理预测,从而辅助进度控制措施的决策。

腹板开洞连续组合梁洞口补强方法研究

提出几种不同的腹板开洞连续组合梁的洞口补强方式,通过有限元计算对不同补强方法的连续组合梁的力学性能进行了比较。计算结果表明,组合梁洞口区域采取补强措施后能够在一定程度上提高洞口区域的抗弯和抗剪承载力,增强其刚度和局部稳定性,并得到了比较有效的洞口补强方法可以用于工程实践。

连续钢桁架叠合梁桥面板裂缝控制技术

宁波梅山春晓大桥工程水中引桥采用3×72 m连续钢桁架叠合梁结构。连续结构钢-混凝土叠合梁设计时,重点需要解决结构墩顶开裂的问题。论述了常规钢-混凝土叠合梁控制墩顶裂缝的方法,结合春晓大桥工程实际,对其采用的控制墩顶混凝土桥面板裂缝的措施进行了论述。同时,针对采用预制混凝土桥面板结构的叠合梁墩顶裂缝计算过程进行了简要说明。该工程主要采用了调整支点高度方法,计算表明,该方法对控制墩顶裂缝宽度是有效的。

南水北调大桥波形钢腹板PC组合箱梁的设计

邢衡高速南水北调大桥是目前高速公路跨径最大的一座波形钢腹板箱梁连续梁桥。介绍了邢衡高速南水北调大桥的主梁结构、波形钢腹板、连接件、防腐等的设计与计算分析。

腹板开矩形洞口连续组合梁试验研究与有限元分析

为了探究腹板开单一矩形洞口连续组合梁的力学性能,对5根腹板开单洞口连续组合梁和1根腹板无洞连续组合梁试件进行了试验加载和校准的有限元分析.研究了试件的承载能力、混凝土板和钢梁的截面剪力分布特点等.试验与分析结果显示:腹板开洞使组合梁强度和刚度降低,试件承载力得到削弱;洞口长度范围出现剪力重分布,其余段钢梁和混凝土板的剪力分布与腹板无洞组合梁相同.试验和有限元分析都表明我国现行《钢结构设计规范》需要对腹板开洞组合梁的抗剪设计增加相关补充性规定.

腹板开矩形洞口连续组合梁有限元分析

为研究腹板开矩形洞口连续组合梁弹性阶段的受力特征,对腹板开洞组合梁进行了有限元模拟分析.研究内容为剪切连接件(栓钉)间距和荷载变化对组合梁挠曲变形、滑移以及轴力的影响规律.结果表明:组合梁的挠度以及界面滑移与栓钉间距成正比关系,组合梁洞口段发生剪切变形使挠度和滑移均呈"直线型"变化;腹板开洞使带洞跨混凝土板承担的轴力比无洞跨混凝土板承担的轴力明显减少.另外,实践中可以通过加密栓钉达到减少腹板开洞组合梁挠度和界面滑移的目的.