轨道交通钢混组合连续梁及剪力件设计探讨

由于钢混组合梁结构可以充分发挥混凝土和钢结构的性能优势,因此在轨道交通桥梁设计中逐步得到推广。目前对于轨道交通组合梁上部结构构造设计及计算参考较少,不同设计标准、规范针对剪力件的计算仍存在区别,因此有必要对上述问题进行分析探讨。本文结合国内某轨道交通项目(45+70+45)m钢混组合连续梁的设计,通过有限元软件建模计算,分析钢混组合梁的受力特点,并针对国内外不同规范对于钢混组合梁剪力件的抗剪承载力计算公式进行比较及探讨,以期为同类型桥梁设计计算提供一定参考。

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。

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。

简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥为依托,提出了一种简支转连续结构负弯矩区构造设计方案。采用有限元分析和实桥试验相结合的方法,对简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区的受力性能进行分析,验证了该构造设计的可行性,最后就负弯矩区改善开裂的措施进行了探讨。研究结果表明,对于钢-混组合连续梁桥,简支转连续的施工方法与焊接连续施工方法相比,可减小墩顶负弯矩;承载能力极限状态时,负弯矩区混凝土最大裂缝宽度满足规范要求;桥面板钢筋直径以及混凝土自身力学特性是影响负弯矩区开裂的关键因素,适当加大桥面板钢筋直径、采用超高性能混凝土可以有效减小简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土的开裂;顶升支座法可以在一定程度上减小墩顶负弯矩,对控制开裂有利。

简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究

以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。

装配式T梁翼板后张法预应力交叉连续梁柱节点施工关键技术

公开了一种装配式T梁翼板后张法预应力交叉连续梁柱节点建造新技术,在装配式混凝土梁柱节点处采用板下一体化叠合T梁翼板端预应力张拉技术,有效改善了梁柱节点受力特性,节点抗负弯矩效果好,预应力梁柱增强节点抗震能力强。采用有限元软件ABAQUS对“低标准,提前张拉”“超标准,控制张拉”两种工况下节点进行优化施工模拟。由分析结果可知:当梁侧加腋板底张拉节点只有柱侧双边张拉时,在保障结构安全的前提下,可在混凝土凝结硬化达到混凝土设计强度的75%时进行张拉;当梁侧加腋板底张拉节点为三边或四边张拉时,在混凝土凝结硬化达到混凝土设计强度的85%时进行张拉;整体技术方案较常规技术可节省45%左右的吊装工期,节点抗震效果更好,成本降低20%左右,有效简化了施工工艺,整体装配建造新技术符合“绿色建造”规范要求。

钢筋混凝土连续板徐变收缩效应的解析方法

在钢筋混凝土梁板结构中,混凝土板的徐变和收缩会使次梁产生梁间荷载增量,导致次梁的梁间荷载发生变化.计算这种梁间荷载增量的关键在于求解出连续板的徐变收缩重分布支反力,因此,提出一种分析钢筋混凝土连续板内力及支反力时变规律的解析方法,分别导出徐变和收缩各自影响下钢筋混凝土连续单向板次内力和次反力的解析公式.根据导出的公式编写Matlab计算程序,对一个连续单向板算例进行分析.结果表明:混凝土徐变对梁间荷载的改变无贡献,而混凝土收缩将使板底次梁产生额外的梁间荷载,其大小与次反力相等,且与楼板配筋率有关.采用该方法可较方便地计算出连续板的徐变收缩次内力,预估收缩导致的梁间荷载增量,公式推导建立在清晰的力学基础之上,是对连续板梁结构长期力学效应计算的一种有效补充.

钢混组合连续梁的设计方案分析

钢混组合梁由型钢和混凝土共同受力,具备较强的抗弯性、抗扭性、跨越性,是当前桥梁设计重点方向。文中以天祝县达隆路大桥项目为例,提出了3×28 m工字钢混组合连续梁的设计方案,以供参考。

混凝土厚壁结构管冷技术及其效应研究

大跨径预应力混凝土连续梁桥中的单箱双室墩顶块,因其庞大的体积和复杂的边界条件,在浇筑初期易因混凝土水化热导致温度急剧上升,进而可能诱发温度裂缝。为有效应对这一挑战,本研究构建了考虑预应力管道影响的综合流固耦合传热及热-力耦合模型,并利用ANSYS软件的自定义功能,成功建立了相应的有限元热力学模型。通过严格的模型验证,证实了所选建模方法、单元类型及材料特性设置的合理性和有效性,为桥梁工程中的温度裂缝防控提供了新的解决思路和有力支持。

高墩大跨预应力混凝土连续梁托架结构设计优化与施工技术研究

随着公路建设里程不断增加,桥梁跨径不断增大,由此出现了大跨径连续梁桥。由于大跨预应力混凝土连续梁工程具有规模大、地质环境复杂、施工条件恶劣等因素,导致大跨预应力混凝土连续梁施工技术在工程实践中的应用效率受到很大限制。为保证高墩大跨预应力混凝土连续梁托架结构设计优化与施工能够顺利完成,并达到预期的质量目标,在明确高墩大跨预应力混凝土连续梁托架结构特点的基础上,深入分析其施工工艺,探讨高墩大跨预应力混凝土连续梁的施工工艺要点显得尤为重要。高墩大跨预应力混凝土连续梁托架结构设计优化与施工技术是经济合理的,能够满足工程要求。

外青松公路跨吴淞江特大桥总体设计

大跨钢—混凝土组合结构连续梁是一种在传统大跨预应力混凝土连续梁桥的基础上发展起来的桥型,其将主跨跨中的一部分混凝土箱梁替换为钢结构,并设置钢—混凝土结合段,从而形成钢—混凝土组合结构连续梁,有效实现了梁式桥在跨度上的突破。现结合上海市外青松公路跨吴淞江特大桥工程案例,详细论述了该桥型在工程实践中的适用性,并重点介绍了该桥型的总体设计、上部结构设计及钢—混凝土结合段设计,展示了该类桥型的一般设计方法,以期推广该类桥型在工程实践中的应用。

铁路客运专线连续梁-拱组合结构设计

研究目的:本文以成绵乐客运专线鸭子河特大桥(56+116+56)m连续梁-拱桥为工程背景,研究梁拱组合结构的梁拱构造、吊杆受力特性、支座布置、施工方法等,通过对模型的建立、荷载的选取、梁拱及吊杆的检算、动力特性及拱座局部分析计算,介绍梁拱结构的结构特点,为今后类似工程的修建提供参考。研究结论:连续梁拱组合结构能较好地发挥连续梁和拱两种结构体系的优点。与同跨度连续梁相比,由于拱的加劲作用,能够有效降低主梁的高度,同时,钢管对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和变形能力,管内混凝土又有效地增加了钢管的局部稳定性,使拱与梁受力性能都得到较好的发挥,使梁拱组合结构具有整体受力特性好、结构刚度大、建筑高度低、施工方法成熟等优点。

铁路混凝土连续梁桥采用加劲拱的必要性分析

为分析预应力混凝土连续梁(刚构)带加劲拱桥型(简称连续梁拱桥或连续刚构拱桥)的合理性,以技术标准相同的1座(72+128+72)m铁路连续梁桥与1座(64+128+64)m铁路连续梁拱桥为研究对象,从结构设计、施工、运营维护等方面对2种桥型进行对比分析。结果表明:相比一般连续梁桥,连续梁拱桥是2种不同受力体系(梁与拱)组合而成的不合理的复合结构;不合理的结构体系使得结构几何尺寸和工程数量明显增加,造成施工工艺复杂、工期延长,从而导致工程总造价显著增加;梁与拱的相互交叉作用导致0号块处的受力相对复杂,增加了结构的安全风险;复合结构的运营养护工作较单一结构体系更多,养护费用更高。

广东伶仃洋跨海大桥非通航孔桥桥型方案设计

广东伶仃洋跨海大桥非通航孔桥桥型采用８０ｍ、５０ｍ跨预应力混凝土箱梁预制，安装先简支后连续的设计、施工方案，通过对设计方案的介绍，指出简支转连续梁桥在规模宏大的非通航孔桥桥型方案比选中的可行性与优越性。特别是８０ｍ跨等截面简支转连续箱梁桥的设计与施工在国内尚属首创，许多问题应进一步加以研究、探讨。

怀化高堰西路舞水大桥主桥设计

怀化高堰西路舞水大桥桥跨布置为(49.9+40+190+110+39.9)m。东岸(49.9+40)m为预应力混凝土曲线连续梁桥;(190+110)m为钢-混混合梁独塔自锚式悬索桥;西岸39.9m为预应力混凝土直线梁桥。预应力混凝土梁采用单箱6室截面,钢梁采用封闭箱形截面。2根主缆采用空间形式的预制平行钢丝索股(PPWS),矢跨比为1/11.5。桥塔采用门形结构,基础采用水下混凝土嵌岩桩。大桥采用先梁后缆的施工方法。利用有限元软件对大桥进行整体结构计算和局部应力分析,结果表明大桥的主缆和吊索应力、主梁应力均满足规范要求。

不同施工方法下预应力混凝土连续梁弯曲性能试验研究

为研究不同施工方法下预应力混凝土连续梁的弯曲性能、极限受力状态及内力重分布规律,进行了3根连续梁模型试验,分别考虑一次落架、简支变连续和悬臂施工3种施工方法。通过试验数据分析,得到混凝土应变、钢筋应变和梁的内力重分布随荷载的变化规律。结果表明:不同施工方法会影响内力重分布的模式,但不影响结构的破坏模式,最终结构的延性将使不同施工方法梁的极限承载力趋近一致。

悬臂拼装法在城市节段桥梁中的应用

通过对满堂支架法和悬臂拼装法中影响桥梁设计和施工因素的对比分析，探讨悬拼法在城市桥梁中应用的可能性及其在技术上、经济上的优越性。

干节点PPC连续梁力学性能试验及有限元研究

目的研究预制装配式混凝土连续梁的力学性能,探索连续梁新型节点力学性能.方法设计并制作了4根混凝土连续梁,4根连续梁均采用分段预制,分别由预埋钢板+钢盖板焊接和预埋钢板+钢盖板螺栓的干式连接方式连接而成.通过对连续梁每跨进行三分点静载试验,得到试验梁承载力、裂缝分布和变形等实验数据.基于实测数据,利用ABAQUS建立了21根装配式连续梁的有限元模型并对其塑性性能进行了分析.结果结果表明:在配筋条件相同的情况下,预埋钢板+钢盖板焊接节点试验梁比预埋钢板+钢盖板螺栓节点试验梁的承载力高,并且节点连接方式对预制装配式混凝土连续梁的受弯破坏形态没有影响;采用无粘结预应力配筋的试验梁,可显著改善预制装配式混凝土连续梁的受力性能.由有限元分析结果可知:在相同配筋情况下,预制装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数小于整浇预应力混凝土连续梁;预埋钢板+钢盖板焊接节点连接的装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数比预埋钢板+钢盖板螺栓节点连接的装配式预应力混凝土连续梁略小.结论干节点预制预应力混凝土连续梁有良好的力学性能,能够满足承载力与节点塑性性能要求.

南京南高架站桥梁设计

南京南站有3个车场、15个站台、28条铁路线，根据其使用功能和规模，分站房区正线桥、站房外桥梁和站台梁设计3个部分，进行高架站桥梁设计。站房区正线桥设计为3座独立的双线桥梁，采用钢筋混凝土连续刚构结构，孔跨布置为2×21m＋3×24m＋2×21m；站房外桥梁采用14座独立的双线桥，为3×21m的钢筋混凝土连续刚构；站台梁采用钢筋混凝土结构，为防止站台在地震作用下落梁、减少火车运行时对站台梁的振动作用，每孔站台梁下设角钢防落梁，采用减震支座。选择8种车型，160～350km／h、375～420km／h2种列车速度范围对京沪正线桥梁进行动力分析，结果表明桥梁动力性能、车体振动加速度、脱轨系数、减载率均满足指标。

大跨预应力混凝土连续梁桥设计分析

结合(80+135+80)m预应力混凝土连续梁桥的设计实例,分析了大跨预应力混凝土连续梁桥结构尺寸的拟定原则及预应力钢束的布置方式。为以后同类型桥梁结构设计提供参考。