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。

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.

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。

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.

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。

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。

大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥力学性能分析

在波形钢腹板-PC组合箱梁基础上,利用高强UHPC材料替换混凝土翼缘板以构建新型的波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥。基于珠海前山河大桥设计原型,设计波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥,对其力学性能和经济性进行分析,并与实桥原型设计和PC箱梁方案对比分析。研究表明:①波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥可大幅降低结构自重,最大悬臂状态下内力大幅降低,作用组合下应力验算满足规范要求,跨中最大挠度小于规范容许值;②波形钢腹板的局部屈曲稳定、整体屈曲稳定和组合屈曲稳定均满足规范要求,连接件受剪承载力亦满足要求;③构造优化后技术方案综合单价比原型设计和PC箱梁桥分别降低16.9%和57.8%;波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥整体受力性能、局部受力性能和技术经济性优良,有望成为大跨连续梁桥有竞争力的桥型。

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.

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.

部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁抗弯承载力

为了研究部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区抗弯承载力,完成了3根简支组合梁在负弯矩作用下的弯曲性能试验;分析了影响部分填充混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区结构受力性能的主要因素。通过换算截面原理以及混凝土翼板参与受拉的程度系数m来确定组合梁截面惯性矩与抗弯刚度,推出部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的弹性抗弯承载力计算公式;基于简化的塑性理论,得到负弯矩区极限抗弯承载力计算方法,并进行计算值和实测值对比分析。总体而言,充填的混凝土限制了受压部位钢箱的结构变形,能够明显提高钢箱组合梁负弯矩区的弹性工作范围和极限承载力,使钢箱组合梁具有更好的工作性能。

郑济高铁黄河特大桥总体设计

郑济高铁黄河特大桥全长34322 m,位于京港澳高速公路刘江黄河大桥下游约3.5 km,是郑州至济南高铁的控制性工程,为充分利用日益稀少的桥位资源、节约工程总投资,采取郑济高铁与郑新市域铁路、快速路共建方式。公铁共建段长度12180 m,四线铁路六车道公路规模,采用双层桥面布置,四线铁路布置在下层、六车道公路布置于上层。主桥长2016 m,由1联(112+6×168+112)m和7孔112 m钢桁梁桥组成,南北大堤分别采用1孔120 m和1联(73+139+73)m钢桁梁桥跨越,滩地主要由40 m跨度箱梁和主跨64 m连续梁组成。设计过程中,对困扰中国铁路多年的无砟轨道钢桥技术进行了探索,主桥连续铺设无砟轨道2016 m,是我国首次在跨越大江大河钢结构桥梁上铺设无砟轨道,同时工程首次应用了40 m预制架设简支箱梁技术,推动了我国大跨度预制架设简支箱梁的发展,这些技术创新为我国高铁的发展做出了有益的探索和尝试。

部分充填混凝土钢箱连续梁试验及有限元分析

通过2个两跨部分充填混凝土钢箱连续梁和1个钢箱连续梁模型在两个集中力作用下的试验,研究其变形发展及破坏过程.试验结果表明,部分充填混凝土钢箱连续梁模型与钢箱连续梁模型相比,弹性承载能力提高45%,极限承载力提高90%,延性增大8倍.利用ANSYS对部分充填混凝土钢箱连续梁受力行为进行了非线性有限元分析,分析结果与试验实测结果吻合良好,验证了计算模型的有效性,利用有限元模型参数分析表明增大受拉区翼板厚度对承载力效果最优.

大跨度空腹式钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁长度参数分析

以福州马尾大桥为背景工程,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,以主跨钢箱梁长度为变化参数,探讨其对恒活载比例分配和主梁恒活载受力特性的影响规律。结果表明:在恒载作用下,钢箱梁长度由56 m增加至96 m时跨中截面受力显著减小;进一步增加钢箱梁长度,跨中截面受力基本不再减小甚至会出现增大的趋势;在活荷载作用下,钢箱梁长度由56 m增长至96 m时跨中截面弯矩变化率约3%,但超过96 m以后则以弯矩变化率约5%。在综合考虑结构受力和经济性基础上得出,对于主跨240m的大跨度空腹式钢-混凝土混合连续梁,钢箱梁长度取96 m是最优选择。

高速公路钢混组合箱梁桥设计

结合具体工程实例,介绍了跨径组合为(28.5+45+28.5)m钢混组合箱梁结构桥的设计,并对该桥施工阶段和使用阶段的主要工况进行了整体分析计算,计算结果表明该结构设计是可行的。

不同抗剪连接度的部分充填式钢箱–混凝土连续组合梁性能研究

钢–混凝土连续组合梁根据抗剪连接程度可分为部分抗剪和完全抗剪。为了研究不同抗剪连接度对连续组合梁挠度、极限承载能力、相对滑移的影响,对3根抗剪连接度分别为0.5, 0.75, 1.0的部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁进行了两点对称集中荷载试验。试验结果表明:完全抗剪比部分抗剪的极限承载力更大、相对滑移更小。

部分充填式钢箱–混凝土组合连续梁竖向抗剪试验研究

钢–混凝土组合结构因其轻质高强、施工方便等特点得到了广泛的运用,提出一种新型部分充填式钢箱–混凝土组合连续梁。为了分析组合连续梁的中支座在负弯矩作用下的受力全过程特征、延性、截面刚度变化及竖向抗剪强度,对两根不同中支座混凝土充填形式连续梁试件进行抗剪试验研究。试验结果表明:充填的核心混凝土对钢箱腹板抗局部屈曲能力的提高和承担抗剪起到了重要作用。

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区局部屈曲分析与试验研究

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁主要由钢筋混凝土翼板、下箱室充填混凝土的窄幅钢箱梁和抗剪连接件组成。通过2根部分充填混凝土窄幅钢箱组合梁弯曲性能试验研究,对比考察了部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区的受力全过程,分析了组合梁钢板的局部屈曲特征,给出了钢梁腹板屈曲应力的简化计算模型。试验结果表明,钢箱内部分充填混凝土可以有效地提高负弯矩区的抗弯性能、梁的整体延性性能和受压区钢梁的稳定性,能够显著地改善钢板的局部屈曲性能。