丹江口水库特大桥多格室钢-混结合段设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主跨主梁采用分离式双钢箱+正交异性钢-UHPC组合桥面结构轻型组合梁,边跨主梁采用PC边主梁。组合梁与PC梁连接过渡段总长6.0 m,其中钢梁段长1.0 m,钢梁加强段长3.0 m,钢-混结合段长2.0 m。为解决钢-混结合段边箱部分截面刚度过渡剧烈、应力集中明显、格室内填充混凝土施工困难等问题,利用外腹板和风嘴箱室构造边箱多格室断面,形成“钢格室+后承压板”的结构,提高钢-混结合段边箱部分截面刚度过渡均匀性;格室内钢-混连接区域采用开孔板剪力键和剪力钉,提高结合段的抗剪强度及延性,增强整体连接的可靠性;格室内填充料采用活性粉末混凝土,并综合考虑结构性能需求和技术指标进行配合比优化,改善结合段的耐久性和施工可靠性。结构受力分析结果表明,各构件受力均满足设计要求。

钢-混组合桥塔结合段承载性能模型试验研究

为了揭示钢-混组合塔结合段承载性能及传力机理,在分析前承压板式、后承压板式和插入式结合段受力的基础上,结合肇庆市阅江大桥钢-混组合桥塔结合段构造,建立了后承压板式有限元模型。根据模型计算结果,后承压板式结合段剪力钉竖向剪力从上往下呈现出逐渐增加的趋势,距离承压板越远,剪力钉承受的剪力越大,在结合段底部达到峰值,承压板传递的轴力占总轴力的比例为68%,其余轴力通过剪力钉传递,传力效果较好。并对后承压板式结合段进行了1∶4缩尺模型试验,测试了结构变形和应力分布。有限元和试验结果表明:结合段的连接件剪力分布规律取决于结合段类型以及承压板的位置,后承压板式结合段具有较高的承载能力和传力流畅性;加载至约为2倍设计荷载,模型试件仍然表现为较强线性行为;结合段钢结构应力从上至下逐渐减小,混凝土应力逐渐增加,整个加载过程中钢-混凝土最大滑移量不超过0.1 mm,传力可靠性高,具有较好的应用前景。针对承压板下部分混凝土应力水平稍高的试验结果,实际设计钢混结合段内混凝土C60采用钢纤维混凝土,改善了结构抗压能力。同时为改善钢混结合段承压板和壁板转角合围处混凝土存在应力集中现象,施工时采用试拌试验、压浆等方式保证了钢材和混凝土之间的密实度,达到了良好的使用效果。

胶结-簇钉混合连接件破坏机理及承载力试验研究

为研究基于胶结-簇钉混合连接的装配式钢-混凝土组合结构的受力性能,开展了8组共16个试件的推出试验,研究了胶结-簇钉混合连接件的破坏机理、滑移性能、受力次序和抗剪承载力,探讨了栓钉间距、直径和高度对混合连接件抗剪性能的影响。试验结果表明:混合连接件破坏时试件整体性完好,呈现延性破坏;胶结层先于簇钉承担剪力,胶结层的抗剪性能不可忽视;减小栓钉间距,可提高混合连接件的抗剪承载力,但不能改善其延性;在一定范围内增加栓钉的直径和高度,既可提高混合连接件的抗剪承载力又可改善其延性。其中,栓钉直径对混合连接件抗剪承载力和延性的影响最为显著。

钢-混凝土组合梁混合连接件的受剪性能试验研究

胶结-栓钉混合连接件是一种新型钢-混凝土组合梁的连接件,为研究设置有胶结-栓钉混合连接件的组合梁在静载作用下的受力性能,对3组共6个混合连接件进行推出试验,研究混合连接件的破坏机制、栓钉受力、胶结层受力及荷载-滑移性能,探讨了栓钉间距对混合连接件抗剪性能的影响。试验结果表明:胶结层和栓钉组成混合连接件联合抗剪,最终表现为延性破坏;减小栓钉间距,可提高混合连接件的抗剪承载力,但不能改善其滑移性能。