窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

S型曲线小半径连续窄箱室钢混组合梁设计要点及受力研究

文章依托某项目4 m×45 m连续窄箱室钢混组合梁,介绍了连续窄箱室钢混组合梁的构造设计,采用有限元软件进行数值分析。设计出一种窄箱式钢梁和有承托混凝土桥面板结合的钢混组合梁截面形式。钢混组合梁增大了组合截面的刚度,减小了梁的挠度;提高了梁的基频,利于结构的抗震设计;整个截面重心的抬高,钢梁的腹板较大一部分处于受拉区,避免钢梁腹板产生“呼吸效应”。文章总结了钢混组合梁较常规结构的优缺点,构造上经优化后可为同类型桥梁方案提供设计参考。

西安市三环路系统工程灞河大桥关键技术及创新

西安市三环路系统工程灞河大桥全长1.061 km,包括灞河大桥主道桥、灞河大桥辅道桥及广运潭辅道桥三部分,桥梁总面积为43881 m^(2),概算总额2.197亿元,是陕西省最大的市政跨河桥梁工程。桥梁位于西安市大型旅游开发项目--广运潭之上,在“西部第一水城”--西安市浐灞生态园区内横跨灞河,景观要求很高。总体设计利用三环路设置主辅道的特点,创新性地提出了“主道桥和辅道桥相同跨径、不同高程”的设计思路,主道桥主桥采用(2×50+80+2×50)m下承式钢管混凝土拱梁组合体系,辅道桥主桥采用(25+2×50+80+2×50+25)m的连续箱梁,构思巧妙,在满足主辅道交通功能要求的同时达到了良好的景观效果,可为类似项目提供借鉴。

绥芬河青云市场套(扩)建工程结构设计与施工措施研究

结合绥芬河青云市场套(扩)建改造工程实践,提出了在施工阶段只在原房屋结构顶侧实现新增套(扩)建框架与原房屋框架的类链杆连接,待新增套(扩)建结构沉降充分后,再实现新旧结构在各层的链杆连接的设计思路。通过在原结构顶与外套框架柱间设置混凝土垫块,并在二外套框架柱间布置并张拉预应力筋,来实现施工阶段外套框架柱与原结构顶的类链杆连接。在新增结构施工完成后,将原结构顶上皮标高处二外套框架柱中预埋钢筋焊接连通,并浇筑一定厚度混凝土,来实现在原结构顶标高处新旧结构间的永久性可靠连接。将原框架节点的后植钢筋与外套框架柱的预埋钢筋焊接连接,来实现新旧结构在各层的链杆连接。为确保施工过程中原房屋的正常使用,提出了用挂模钢桁架来承托内置钢桁架-混凝土组合框架梁施工阶段荷载,用挂模钢箱来承托内置钢箱-混凝土组合次梁施工阶段荷载,用垂直于次梁内置钢箱焊接的型钢主楞来承托楼板荷载的施工阶段自承重混凝土楼盖设计与施工方法。

内置钢箱—混凝土简支组合梁受力性能试验

针对内置钢箱-混凝土组合梁单位长度钢箱与混凝土的接触面积相对较小,且钢箱对其腹板两侧的混凝土无法形成如内置H型钢对其腹板有效约束这一特点,完成了5根内置钢箱-混凝土简支组合梁试验,获得了这类梁正截面承载力、裂缝分布与开展、变形发展及破坏特征等方面的试验数据.试验结果表明:这类梁正截面承载力可采用基于平截面假定计算的正截面受弯承载力计算公式中引入折减系数来考虑.给出了符合内置钢箱-混凝土组合梁自身特点的裂缝宽度及刚度计算公式.

部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能研究

为研究部分充填混凝土钢箱连续梁抗弯性能,对2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个空钢箱连续梁试件进行了静力试验研究,获得了试验梁变形发展、截面应变发展、破坏特征等方面试验数据.试验结果表明,部分充填混凝土连续钢箱试验梁的极限承载力是钢箱连续试验梁的1.9倍,延性也增加了大约5倍.提出了部分充填混凝土钢箱连续梁截面抗弯强度计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.利用计算公式对连续梁截面强度影响的主要参数进行了分析,表明增大受拉区钢箱翼板厚度,对于提高梁的抗弯承载能力效率最高.

内置钢箱-混凝土连续组合梁受力性能试验

为研究超静定内置钢箱-混凝土组合梁的塑性设计方法,进行了4根两跨内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,获得了试验梁裂缝分布与开展、变形发展、破坏特征及塑性内力重分布等方面的试验结果.通过分析,给出了内置钢箱-混凝土连续组合梁等效塑性铰区长度计算公式,提出了以支座控制截面弯矩弹性计算值与组合梁正截面破坏时钢箱所承担弯矩之差为调幅对象、以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅设计方法.

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。

钢梁与包覆RC箱型钢柱之梁柱接头耐震性能研究

本研究进行两组“大尺寸梁柱接头”之反复载重试验,以探讨其力学行为与耐震性能。本研究之试体采用钢梁与“受钢筋混凝土包覆之箱型钢柱(简称包覆箱型钢柱或SRC柱)”接合之梁柱接头。此种钢梁与SRC柱接合之构造的主要特点,在于利用SRC柱之劲度、防火与抗压强度方面的长处,又可以发挥钢梁在韧性与施工便捷方面之优点。本研究之试体均符合“强柱弱梁”之原则且梁柱接头区之标称剪力强度均大于该区之需求剪力强度,试体之断面配置均符合台湾SRC设计规范之要求。本研究探讨之重点包含:(1)此种新型梁柱接头之钢梁塑性铰的发展情形,(2)梁柱接头区混凝土之开裂状况,(3)配置剪力钉对梁柱接头韧性之影响。实验结果显示,由于SRC柱内之箱型钢管断面在X与Y向各有两片腹板,故可以提供梁柱接头区充分的剪力强度,并可抑制接头区的剪力变形,使接头区之混凝土保持良好状态,并无明显开裂之情形,进而确保插入SRC柱的钢梁受到接头区之钢筋混凝土有效的束制,使得钢梁的塑性铰可以远离焊道,最终在SRC柱之混凝土面外约15cm处发展出稳定且充分的塑性变形。换言之,SRC柱接头区的钢筋混凝土具有保护钢骨梁柱接头焊道的功能,该区的钢筋混凝土成功的将钢梁的塑性铰逼离焊道,使钢梁在SRC柱混凝土面外形成良好的塑性铰。本研究之梁柱接头试体在反复载重作用下,可以发展出稳定且饱满的迟滞循环(Hysteretic Loop)。两组接头试体之钢梁塑性转角(Plastic Rotation Angle)达到5.4%和6.0%rad,梁柱接头之层间变位角(InterstoryDrift Angle)达到6.2%与6.7%rad,显示此两组梁柱接头均具有优良的塑性变形能力,超过AISC SeismicProvisions(2002)所订4%rad层间变位角之要求。本研究依据有限的试验结果初步证实,在适当设计下,此种型式的梁柱接头将可以发挥良好的耐震性能。

大跨度钢箱混合梁斜拉桥无缝线路设计研究

以某大跨度钢箱混合梁斜拉桥为研究背景,该桥中主跨为钢箱梁,其他主梁采用混凝土箱梁,大跨度斜拉桥上无缝线路梁轨相互作用有其特殊性,尤其是本桥为钢-混凝土混合梁,需要对梁轨相互作用进行深入的研究。建立了"塔-索-梁-轨"一体化的无缝线路计算模型,确定了计算参数,研究桥梁在温度变化、列车荷载作用下的变形规律,对梁-轨相互作用进行了分析计算和对可行的无缝线路设计方案进行了比选,确定该桥无缝线路设计方案为:在该斜拉桥边跨两端分别设置1组单向钢轨伸缩调节器,钢轨伸缩调节器尖轨指向斜拉桥外,基本轨一侧伸缩区铺设小阻力扣件。

钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合变截面连续梁桥的合理钢箱梁段长度,基于现有三弯矩方程推导适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程;建立基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,构建不同跨径的变截面钢-混凝土混合标准连续梁桥,并给出其钢箱梁段合理长度的预估公式.研究结果表明:基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可以便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性.

部分充填混凝土-钢箱连续组合梁裂缝特征

对5根部分充填混凝土-钢箱连续组合梁进行静力加载试验,研究组合梁在负弯矩作用下的混凝土面板的裂缝开裂和发展特征.根据试验结果与理论分析,综合考虑力比、栓钉间距对部分充填混凝土-钢箱连续组合梁裂缝特征的影响,对比负弯矩区裂缝宽度试验值与各文献计算值.结果表明:力比对裂缝最大宽度的影响较大,栓钉可引起次生裂缝的产生,故应将力比及栓钉连接件的间距作为部分充填混凝土-钢箱组合梁中支座区最大裂缝宽度计算的重要参数.

内置钢箱—混凝土组合梁正截面承载力计算方法研究

内置钢箱—混凝土组合梁在既有房屋的套建增层改造及巨型框架的建造中具有广阔的应用前景。由于钢箱与混凝土的接触面积相对较小,且钢箱对其腹板两侧混凝土无法形成如内置H型钢对混凝土的有效约束,这些特点使得内置钢箱—混凝土组合梁的正截面承载力计算方法不同于内置H型钢—混凝土组合梁。针对这一问题,给出以平截面假定为基础的内置钢箱—混凝土组合梁正截面受弯承载力计算公式,并得到了折减系数的取值,从而得到符合内置钢箱—混凝土组合梁自身特点的正截面受弯承载力计算公式。

预应力钢-砼组合连续箱梁的设计

基于三跨预应力钢-砼组合连续梁的整体设计,有关桥面板、预拱度、加劲肋和横梁、剪力连接件设计的介绍,以及对剪力连接件抗剪承载力的计算,可为类似结构的成功建设提供借鉴。

部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁刚度分析

为探讨部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的变形情况,设计3片不同抗剪连接度的试验梁,并进行单调加载实验.考虑边界条件对刚度的影响,结合组合系数法,推导出适合部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的刚度计算式.理论分析与试验结果表明:在钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中部分充填混凝土可以提高梁体的刚度,当钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中充填60%的混凝土时,其刚度提高最明显,最为合适.

体外索钢箱-混凝土组合连续梁非线性结构性能试验研究

钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂问题影响了这类组合结构向更大跨度的发展。针对这一问题,提出在钢箱-混凝土组合连续梁中施加体外索的新技术,研究施加体外索对增强钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的抗裂能力,提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的有利作用。经对比试验表明,施加体外索后,钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土的开裂荷载提高2.8倍,组合连续梁的弹塑性抗弯刚度提高29.35%,承载力提高34.67%,结构性能显著提高。在试验研究基础上,分析钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区局部力学性能与整体非线性结构性能的关系,揭示体外索提高钢箱-混凝土组合连续梁弹塑性结构性能的力学实质,给出承载力计算建议。研究结果可作为体外索钢箱-混凝土组合连续梁工程应用和理论分析的参考。

无粘结预应力混凝土组合梁预应力筋张拉及计算

针对设计完成的两跨预应力内置钢箱-混凝土连续组合梁试验,结合试验梁特点,对预应力筋的各项预应力损失值进行了计算。采用了分段张拉预应力筋的的方法对试验梁施加了预应力,通过试验实测值对预应力损失计算方法进行了检验。试验结果表明:对预应力内置钢箱-混凝土连续组合梁采用的预应力筋张拉方法是可行的,预应力损失计算是合理的。

预应力钢-混凝土组合连续箱梁挠度分析

对3片钢-混凝土组合连续箱梁跨中挠度进行了试验研究与理论分析,考虑开裂和滑移效应的影响,采用换算截面法和虚功原理建立了组合梁挠度计算表达式,推导了混凝土支座负弯矩区开裂长度计算表达式.研究结果表明,挠度理论计算值均与试验值吻合较好,预应力施加可提高混凝土开裂荷载,但对挠度的影响不显著.

临猗黄河大桥总体设计

临猗黄河大桥主桥为(112+14×128)m+(14×128+120)m等高度连续钢箱组合梁桥,最大联长1912 m。主梁为整幅长挑臂闭口钢箱组合梁,全宽26 m,中心梁高6.0 m,标准梁段钢梁顶板宽11.6 m、底板宽11.2 m,通过外挑横梁和斜撑实现7.5 m大悬臂;桥面板采用28 cm厚C50混凝土板,设置横向预应力;中支点两侧20 m范围内在钢梁底板上浇筑混凝土,形成“双结合”构造,与底板结合后共同承压;桥墩采用矩形变截面薄壁空心墩,最大墩高99 m;基础采用钻孔灌注桩基础,最大桩长92 m。采用有限元软件建立该桥整体及局部模型进行结构静力分析;基于CFD数值模拟与风洞试验相结合的方法对主桥结构抗风性能进行研究;运用非线性时程分析法对大桥进行了地震响应分析,结果均满足规范要求。主桥上部结构采用无临时墩顶推法施工,钢梁顶推到位后安装桥面板。

预应力钢-混凝土组合连续箱梁的变形分析

以3片钢-混凝组合连续箱梁的变形试验为基础,其中RC1为普通组合梁,PC2和PC3为预应力组合梁,并结合虚功原理和换算截面法,提出了一种考虑自重、堆载、预应力和开裂影响的钢-混凝土组合梁变形计算方法.试验结果表明:预应力对钢-混凝土组合梁的变形影响较大,且有效预应力越大,跨中挠度越小;对于普通钢-混凝土组合连续箱梁,可通过考虑滑移效应的刚度折减法考虑混凝土板开裂对变形的影响;分析得到的理论挠度与实测挠度吻合较好.