李仙江特大桥主梁抗风性能试验及优化研究

李仙江特大桥主桥为(62.4+127.6+420+127.6+62.4)m双塔五跨平行索面钢混组合梁斜拉桥,半漂浮体系,塔高最高达250m,主梁采用双边工字型开口组合梁截面。通过1:50主梁节段模型风洞测振、测力试验对成桥状态主梁的涡振、颤振及驰振稳定性加以检验及优化,并测试得到主梁的静风三分力系数供后续设计使用。结果表明:原始主梁设计断面在+3°风攻角下出现的明显的竖向涡激共振现象,通过采取增设风嘴等气动措施后,主梁断面的涡振、颤振以及驰振稳定性经检验均满足规范要求。研究成果可为同等规模桥梁类似主梁断面的气动措施选择提供参考。

中小跨径钢箱-混凝土组合梁闭口与开口截面对比分析

对一种钢箱-混凝土组合梁的受力过程开展理论分析研究,为我国中小跨径钢箱-混凝土组合梁的设计和应用提供参考。对闭口和开口钢箱截面进行对比分析发现,闭口截面相比开口截面,虽增加少量用钢量,但减低了钢梁应力水平,减少了焊缝数量,进而减少了焊接问题的出现,适用于中小跨径钢箱-混凝土组合梁桥的建设。

开口桥梁断面颤振及气动措施的数值与试验研究

针对典型开口桥梁断面颤振抑振措施进行了风洞试验和数值模拟研究.风洞试验结果表明,原型断面在较低风速即发生了颤振失稳现象.通过数值模拟方法进行了颤振模拟,与风洞试验得到了一致的颤振临界风速,并研究了其颤振机理,即高折减风速下断面下表面产生的旋涡脱落及其漂移与断面扭转位移相匹配,产生了与断面运动方向相同的气动扭矩,导致了颤振发散.数值模拟显示,下稳定板可以有效阻碍断面下表面旋涡的脱落和运动,使得气动力在断面运动周期内做功为负,抑制颤振发散.节段模型风洞试验和全桥模型风洞试验结果显示,下稳定板是开口桥梁断面颤振的有效气动抑振措施.

开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能非线性分析

在钢筋混凝土变角软化桁架模型的基础上,提出了适于分析开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的三维桁架模型。在弯扭作用下,组合梁截面各单元分别处于一维应力状态(体系1)和二维应力状态(体系2),体系1用来抵抗由弯矩和扭矩引起的截面纵向应力,体系2用来抵抗由扭矩引起的截面剪应力,两者通过截面的纵向应变协调和内力平衡条件联系起来。分析充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程。通过对部分试件的计算验证,结果表明该模型不仅可以用于预测组合梁的极限强度,而且为混凝土翼板开裂后组合梁全过程分析,提供了有效途径。

混凝土翼板完全断开的钢-混凝土组合梁弹性刚度分析

由于结构功能的需要,常常需要在钢-混凝土组合楼板上开洞。洞口的存在将削弱组合梁的承载力及刚度。基于3根翼板完全断开的钢-混凝土组合梁的试验研究成果,利用通用有限元软件ANSYS对试验梁进行了模拟,考虑了钢与混凝土界面的滑移,结果表明,弹性有限元方法对开洞组合梁弹性刚度的计算结果准确。通过理论分析推导出了翼板完全断开的组合梁弹性换算截面对应的跨中挠度计算公式,并用不考虑滑移的弹性有限元模型进行了验证。理论公式计算结果与有限元计算结果吻合良好。有限元计算所得的钢与混凝土界面滑移曲线表明:最大滑移并未出现在梁端,而是洞口边缘的滑移最大,这一点在试验中也得到了证明。在折减刚度法的基础上,结合洞口边界条件,推导出了考虑洞口影响的钢与混凝土界面滑移所引起的开洞组合梁跨中附加挠度计算公式。通过各种计算方法的比较证明本文提出的理论公式计算结果与实测值吻合良好,同时也表明洞口开在支座边缘对于组合梁的整体刚度影响非常小,即使不考虑开洞的影响,按照未开洞的组合截面计算,带来的误差也不大。通过大量数值计算,回归出了不同荷载工况下的刚度折减系数简化计算公式,并针对实际工程中的非典型荷载工况提出了等效计算方法。本文提出的计算方法可为翼板完全断开的组合梁的正常使用阶段的挠度验算提供参考。

钢-混凝土组合梁的抗扭特点

钢-混凝土组合梁能充分发挥混凝土抗压强度高、钢材抗拉性能好的优势,近年来,在我国已得到了越来越广泛的应用。相比抗弯曲性能,目前对组合梁扭转性能的研究还很少。然而,在建筑及桥梁结构中,组合梁受扭转作用是不少的。本文介绍了开口截面组合梁和箱形组合梁的极限抗扭特点及已有的研究成果,并指出了需要进一步研究的问题。

哇加滩黄河特大桥选型与设计

针对哇加滩黄河大桥所在桥位处,交通运输不便,水深较大的特点,经比选后采用主跨560m的双塔双索面开口截面组合梁斜拉桥;针对斜拉桥平行索面索梁锚固锚拉板的疲劳应力幅较高的特点,将组合梁边主梁由工字形优化为上字形截面,提高了焊缝的疲劳强度;可为今后山区等交通不便地区的桥梁建设提供参考。

哇加滩黄河特大桥选型与设计研究

文章针对哇加滩黄河大桥所在桥位处交通运输不便、水深较大的特点,提出主跨560 m斜拉桥与主跨200 m刚构-连续梁两种桥型方案并进行比选分析,确定采用主跨560 m的双塔双索面开口截面组合梁斜拉桥方案,同时针对组合梁钢结构疲劳问题,对组合梁截面进行优化,为山区等交通不便地区的桥梁建设提供借鉴。

开口截面薄壁组合梁简化设计应用研究

阐述了组合梁的适用范围及特点,针对曲线连续组合梁开口截面薄壁钢结构桥梁特点及需求,进行了大量的数值分析,通过分析,结合试算,给出了一种快速有效的开口截面薄壁钢结构顶平联等代计算方法,可应用于工程实践。

变截面开孔组合钢梁楼盖设计分析

以变截面开孔组合钢梁楼盖为研究对象,采用有限元法模拟计算,验证了采用规范算法对变截面开孔组合钢梁的适用性。分析表明,规范算法得到的钢梁应力、变形、舒适度等结果较可靠,且偏于安全。对比分析了有限元模拟计算和规范算法,发现不同几何参数(变截面段长度、跨中开孔位置、开孔率等)对强度、变形、楼盖舒适度等指标无显著影响。对组合钢梁楼盖内的钢筋构造、开孔的加劲构造给出了建议。