带钢筋桁架楼承板的PRC连梁抗震性能试验研究及数值分析

为适应超高层建筑以及现代工业化住宅建筑体系迅速发展的需要,提出了一种带钢筋桁架楼承板的新型钢板-混凝土组合(plate-reinforced composite,PRC)连梁。通过拟静力试验,分析了不考虑楼板作用、带普通钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)楼板及带钢筋桁架楼承板PRC连梁的破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等。在此基础上,采用ABAQUS软件分析在不同峰值荷载作用下钢筋桁架楼承板PRC连梁的混凝土、钢板和钢筋骨架的应力发展情况。研究结果表明:钢筋桁架楼承板的设置能显著提高小跨高比PRC连梁的受剪承载力、耗能能力和延性,设置楼板能显著提高连梁的峰值荷载,且带钢筋桁架楼承板对PRC连梁承载力的提升比带普通RC楼板更强,其连梁试件PRC-S3的正向峰值荷载比不带楼板连梁PRC-NS1和带普通RC楼板连梁PRC-S2分别提升了31%和18%,但带楼板连梁在梁板交界处产生通缝之后连梁的刚度退化较为严重;带钢筋桁架楼承板的PRC连梁具有优越的耗能能力,在连梁跨度范围内均出现了显著的对角压杆,主压杆及其衍生压杆共同构成桁架作用来承受剪力;楼承板桁架上下弦钢筋以及连梁纵筋均在连梁根部位置出现应力集中,且连梁试件PRC-S3破坏点对应的累积耗能是不带楼板试件PRC-NS1的1.39倍。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

曲线钢箱梁桥面板力学行为及构造优化研究

研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲线钢箱梁桥面板力学行为,并基于正交试验方法,利用IntelliJ IDEA软件开发曲线钢箱梁桥面板构造优化程序,实现桥面板多目标构造参数优化。研究结论:(1)边跨最大正弯矩截面为大多数控制细节的最不利荷载控制截面,其中车轮荷载作用于边跨最大正弯矩位置时控制细节3(横隔板过焊孔圆弧位置)的主应力明显大于最大负弯矩和零弯矩位置,且车轮荷载作用于曲线钢箱梁外侧会增大桥面系应力;(2)车轮荷载作用于纵肋正上方和中间时产生的各控制细节主应力较相近,但作用于横隔板中间与正上方造成的局部应力具有显著差异,进而确定曲线钢箱梁正交异性桥面板各控制细节的最不利荷载作用位置;(3)通过多目标优化构造运算确定的曲线钢箱梁正交异性组合桥面板的合理构造,可显著改善桥面板力学特性;(4)本研究成果可为曲线钢箱梁正交异性桥面系构造设计和养护方法提供优化建议。

先简支后桥面板连续体系桥面板抗裂性能研究

先简支后桥面板连续体系是一种新型钢混组合结构,在该体系的中支点处设置一定长度的钢梁-混凝土桥面板分离段,可以改善桥面板负弯矩区的受力状态。目前对于该体系桥面板负弯矩区这一薄弱环节的试验研究尚属空白。本研究首先根据实际一座先简支后桥面板连续的钢混组合梁桥,设计制作了两跨1/4比例的缩尺模型,并通过安装、拆除带套筒剪力钉对中支点处的分离段长度进行调节。然后通过在两跨桥面上模拟单轮重轴荷载进行逐点加载试验,研究了分离段长度对桥面板受力状态和抗裂性能的影响。最后对原桥的抗裂性能进行了分析。结果表明,中支点处设置分离段的先简支后桥面板连续体系可显著改善结构的抗裂性能。本研究有助于推广先简支后桥面板连续体系在钢混组合结构中的应用、推动桥梁结构预制装配技术的发展。

正交异性钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波监测分析

为探究钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波技术监测效果,设计了2个钢桥面板足尺模型,通过循环加载使其横梁切口处发生疲劳开裂,利用Lamb波监测裂纹扩展情况,进而从波信号中提取标准化特征,用于评估裂纹扩展.建立并验证了钢桥面板有限元模型,进行了裂纹长度、传感器位置等各种参数分析,以确定最佳传感器布置.试验结果表明:当裂纹扩展长度与波传播路径垂直时,标准化特征增大;当两者路径平行时,标准化特征减小.参数化分析结果确定了切口处裂纹监测的最佳传感器位置,建议在选定横梁切口区域,预先布置1个激励器和4个接收器,激励器位于距切口50 mm处,接收器位于距离切口50 mm处或距顶板50~100 mm处.

超长距离顶推施工导梁屈曲分析研究

以某UHPC钢混组合梁全断面超长距顶推施工项目为背景,针对前置导梁容易产生加劲隔板焊缝失效缺陷等问题,采用SOLIDWORKS并结合ABAQUS有限元软件,选取实际导梁前三节段建立局部导梁分析简化模型,基于可能出现的隔板失效模式,进行含缺陷导梁的屈曲响应分析.结果表明:局部模型第三根纵隔板失效对导梁稳定性影响最大,该缺陷导梁一阶屈曲特征值由3.36下降至2.31.顶推施工中应频繁对第三纵隔板,以及处于三、四纵隔板之间的上下横隔板进行焊缝质量与局部变形检验,确保超长距离顶推施工中导梁截面的稳定性.

双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标研究

针对现行规范未就双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标做出明确要求,基于实验力学及有限元基本原理建立了双层桥面钢桁架连续梁桥的荷载试验计算模型,利用等效荷载原理分别拟定了以弯矩、轴力作为控制指标下控制截面的静载试验加载方案,比较了关键构件在试验荷载作用下的弯矩、轴力加载效率,明确了双层桥面钢桁架连续梁桥的静载试验的控制指标。研究结果表明:在边、中跨最大正弯矩工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件轴力的加载效率最小为1.024,最大为1.259;在边、中跨最大轴力工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件弯矩的加载效率最小为0.603,最大为0.992;为确保结构安全,建议双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验应以弯矩作为控制指标。该研究成果对于双层桥面钢桁架梁桥的静载试验提供了一定参考。

铁路上承式连续钢桁梁桥的静力性能

南昆线(南宁—昆明)八渡4号桥主桥结构形式为2×64 m单线上承式栓焊连续钢桁梁桥,侯月线(侯马—月山)浍河特大桥主桥结构形式为3×64 m单线上承式栓焊连续钢桁梁桥,两座铁路桥梁设计图号均为贰桥0003,设计荷载为中-活载。为了检验该类桥梁的承载能力及整体刚度,分析其检验评价方法,对两座桥梁进行了静载试验,并将静载试验数据、理论计算值与规范限值进行比较。结果表明:两座钢桁梁桥的承载能力及整体竖向刚度满足规范要求,测试支座活动正常,符合现有状态下的使用运营要求,但该图号钢桁梁的杆件承载能力储备及梁体竖向刚度储备不高。

上承式梁拱组合钢结构桥梁施工研究

为减少桥梁上部结构自重,获得更大的桥下净空,引入钢结构桥梁建设思路,开展上承式梁拱组合钢结构桥梁施工研究。在明确工程概况,完成对吊装施工方案的比选后,通过拼装支架搭设、施工中的合拢控制、支架预拱度设置与沉降消除、龙门吊安装,完成施工。在此基础上,对新的施工技术进行了总结,以期对同类工程的建设起到一定的借鉴作用。

组合梁桥双层单元模型计算方法与验证

钢-混组合梁在进行有限元建模时,关键在于如何有效模拟组合梁,建模方法的选取将直接影响主梁受力与位移的计算精度。为验证双层梁单元是否可以模拟组合梁计算,依托湖北赤壁长江公路大桥工程,以换算单元模型计算结果为基准,使用双层梁单元模拟在不同结构、不同荷载作用位置、不同单元长度、计入混凝土收缩与徐变状态下主梁各部分内力、应力、挠度差值的变化情况。研究结果表明:采用双层梁单元模型进行计算时,各部分内力、应力与换算单元模型计算结果相比,差值较小。建立双层梁单元模型时,单元划分长度、荷载作用截面是决定计算精度的重要因素。若将荷载作用于钢梁单元上,其计算误差更小。结构中计入30年混凝土徐变对计算结果的影响,两个计算模型中的计算方法虽有所不同,但各部分位移差值百分比均较小,计算结果相互吻合。

电动机械提梁机在钢-混组合箱梁预制桥面板安装中的应用

以甘肃省兰州市某公路工程建设项目桥梁工程上部结构施工为例,对双向六车道一级公路桥梁上部为宽幅钢波纹腹板-混凝土组合箱梁双钢梁的箱间预制桥面板安装施工工况进行分析,主要包括工艺原理、施工准备、测量放样、预制桥面板运输、电动机械提梁机起吊、预制桥面板安装架设等内容。针对该种施工条件,通过专门设计制作的轮胎式电动机械提梁机,将预制桥面板快速安装至钢波纹腹板-混凝土组合箱梁双钢箱梁箱之间预定位置上。这提高了施工安全性和稳定性,加快了施工进度和生产效率,减少了燃油消耗和车辆尾气的排放,对减少施工成本、提升安全环保文明施工水平具有良好的效用。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

在役桥梁桥面顶推纠偏技术和复位方案

运营期桥梁常出现上下部结构、支座偏位,偏位产生的原因各不相同,如今PLC同步顶升技术被广泛应用到桥梁纠偏工程中。以广东省梅龙高速公路深度3号桥为研究案例,对其伸缩缝间距、梁端间距、桥墩垂直度等情况进行分析,确定上部结构纵向滑移程度,分析表明梁底支座未调平和较大的桥梁纵坡为滑移产生的原因,相比盖梁顶推复位方案,桥面顶推复位对桥墩影响小,经比较采用桥面顶推复位、梁底支座调平、安装防滑移装置的措施进行桥梁纠偏,工程完工至今桥梁未见滑移。

钢混组合梁宽桥的箱室划分研究

为研究钢混组合宽桥的最优箱室划分方法,分别从桥梁纵向受力、桥面板横向受力以及相关工程措施等角度,采用控制变量法,依照现行桥梁设计规范,对组合梁案例进行了计算和分析,得出了较为经济、合理的组合梁宽桥箱室划分方法和建议参数值。

宽幅反对称系杆拱桥力学性能分析与应用

随着桥梁景观要求的不断提高,系杆拱桥由于其造型适应性强、经济性好等特点而广泛应用,因此对相关类型桥梁的力学分析越来越重要。基于某宽幅反对称系杆拱桥,分别采用MIDAS、ABAQUS有限元软件对该桥进行全桥和局部计算,分析全桥结构强度、变形,并对拱梁结合段等关键构件进行局部分析。结果表明:全桥强度、变形和局部构件强度均满足规范设计要求。

钢-混组合梁桥荷载横向分布系数的影响参数分析

荷载横向分布系数的准确性直接关系到多主梁钢-混组合梁桥设计的技术经济性。文章利用有限元软件计算了钢-混凝土组合梁桥的应变及挠度,通过分析组合梁抗弯刚度,分析了荷载横向分布系数的主要影响参数,获取了护栏、曲率、横梁、横坡和桥面连续层等对组合梁荷载横向分布系数的影响规律。结果表明:护栏和桥面连续层对组合梁的荷载横向分布系数影响较大,尤其是边梁,荷载横向分布系数变化可约达20%,当计入护栏影响时,桥面连续层对边梁应变分布的影响减小,而对内梁应变分布的影响增大;当曲率<1/20、横坡<4%、无横梁时,3类参数对组合梁的荷载横向分布系数影响较小。设计时保守考虑,通常忽略护栏和桥面连续层对组合梁刚度和荷载横向分布系数的影响,针对文章所提参数的影响范围,在组合梁设计时可予以参考。

某中承式钢筋混凝土箱型拱桥危桥改造技术研究

某中承式钢筋混凝土箱型拱桥,因吊杆“超期服役”,吊杆、锚头均表现出严重锈蚀的病害,且受到建设年代设计手段及设计理念的局限性制约,桥面系结构缺陷,随着交通流量及超重车辆迅速增加,桥梁处于“危险”状态。经特殊检测,采取了立即封闭交通的措施,并按照抢险救灾方式对危桥进行了维修整治,早日消除了桥梁安全隐患。

枢纽互通钢混组合箱梁施工技术研究

文章结合张家界至南充高速公路工程,详细介绍了枢纽互通主线桥钢混组合箱梁的施工技术。对于枢纽互通主线桥,在实地考察现场施工条件的基础上,要切实考虑钢混组合梁的运输及安装对交通的影响,施工难度较大,文章总结出一套切实可行的适用于枢纽互通型的钢混组合箱梁施工工艺,可为同类工程提供借鉴和参考。

基于船舶横向进坞的新型浮船坞设计

常规浮船坞一般为固定坞墙设计型式,在码头以沉浮方式实现船舶进坞。针对该现状,设计一种基于船舶横向进坞的新型浮船坞。提出新型浮船坞整体设计方案、活动坞墙设计方案和浮箱甲板轨道、轨道连接梁与刚性系泊装置的设计方案。经实际操作验证,新型浮船坞设计有效可行,可为后续国内浮船坞设计提供参考,为浮船坞的船舶进坞方式设计开阔思路。

Fatigue Performance of Bridge Deck Pavement Materials

Three beam samples of bridge deck pavement were prepared, with gradation types of AC-13, and AC-16 and combined AC-13＋AC-16. Four-point bending test was adopted to investigate the fatigue performance of these beam samples. The experimental results indicate that the initial bending stiffness is related to the type of beam sample samples decreases as the increase of the controlled strain fatigue resistance and bigger limiting bending strain at pared with single beam sample, the fatigue performance and testing temperature. Fatigue life of these level. The AC-13 beam sample exhibits better the given strain level and temperature. Corn- of combining beam samnle is relatively poor.