型钢-UHPC轻型组合桥面板及其抗弯性能研究

正交异性钢桥面是目前800m以上国内外特大跨径钢桥的唯一选择,主因是自重轻、强度高、架设方便。但其存在疲劳开裂风险大、运维成本高的缺点。随着高性能材料UHPC的研发和应用,为构建自重轻、病害少、经济性好的桥面新结构提供了可能性。经过多年研究,作者提出一种新型桥面板结构——型钢-UHPC轻型组合桥面结构,将型钢、钢板条与UHPC组合,桥面板的形成无任何板件焊接,因而具有高抗疲劳性,且与传统钢桥面相比,自重持平、造价减半,可作为除“正交异性钢桥面”外的“第二种”大跨径钢桥的桥面结构方案。该文研究这种轻型组合桥面板预制板及横向接缝的抗弯性能,制作4个条带模型(包括2个预制板试件和2个接缝试件),开展三点弯曲的横向接缝负弯矩试验和预制板正弯矩试验,并对试验结果进行分析;基于“条带法”建立预制板试件极限承载力计算模型,提出接缝试件的UHPC开裂名义拉应力计算方法;基于某斜拉桥应用实例,进行整体计算和局部计算,验证新型组合桥面结构在实桥上应用的可行性。研究结果表明:(1)型钢与UHPC间在极限状态前相对滑移非常小,具有良好的协同受力性能;(2)预制板试件的正弯矩极限承载力以型钢屈服控制,而接缝试件负弯矩极限承载力以UHPC开裂和加密钢筋断裂控制;(3)接缝试件的“T形”接缝、加密钢筋、燕尾形的企口、交错式切割型钢钢条等构造设计对接缝整体抗弯拉性能有很好的提高效果;(4)预制板试件极限承载力计算模型所得计算值与试验值吻合良好,该模型搭配名义拉应力计算方法,可帮助工程实际问题的设计与应用;(5)试验结果与实桥的有限元计算值相比,新型桥面结构均有1.3倍以上的安全系数,新型组合桥面应用于实桥具有可行性。

大跨度组合梁斜拉桥结构设计方案研究

为使大跨度组合梁斜拉桥的结构性能更优,以某(80+290+768+70+70+70+60)m双塔双索面半飘浮体系混合梁斜拉桥方案为背景,从主梁断面型式、主梁参数(梁高、断面面积、桥面板厚度)、桥塔高度、桥面铺装及主梁钢-混结合段位置等对结构性能的影响进行对比分析。结果表明:主跨800m左右的组合梁斜拉桥在理论计算分析上具备可实施性;箱形断面组合梁较为适合用于大跨、宽幅组合梁斜拉桥;提高钢主梁断面的有效面积和桥塔高度对改善组合梁斜拉桥受力状况有较大帮助;大跨度组合梁斜拉桥桥面铺装厚度应结合总体受力、大气环境、荷载类型等因素考虑;钢-混结合段位置选取应兼顾受力特性、施工工艺简便和经济性。

型钢-UHPC组合桥面结构抗拉性能试验研究

针对型钢-UHPC组合桥面结构的4个足尺条带模型构件(UHPC+型钢组成的桥面板构件2个,UHPC+型钢+钢条组成的接缝构件2个),开展了单轴拉伸试验;分析了构件的应变和裂缝发展规律;采用ABAQUS软件建立有限元模型模拟试验全过程,分析了构件的轴向变形及型钢、钢条的应变发展规律。结果表明:对于桥面板构件,型钢与UHPC薄板具有良好的协同受力性能,细微裂缝密集分布,直至型钢屈服,UHPC薄板产生2~3条主裂缝;对于接缝构件,随着加载的进行,初始微裂缝出现在新旧UHPC交界面处,后续微裂缝则主要集中于下台阶处,直至下台阶处内部埋置的钢条屈服,接缝构件破坏,下台阶处形成单一主裂缝;对于桥面板构件和接缝构件的UHPC轴向变形值及桥面板构件的型钢应变值或者接缝构件的钢条应变值,ABAQUS计算结果与试验结果吻合较好。

钢与混凝土组合梁在国咨集团综合办公大楼中的应用

通过重庆国际投资咨询集团综合办公大楼工程中钢-混凝土组合梁的设计实例,介绍组合梁的主要受力特点和关键设计思路。工程实践表明,钢-混凝土组合梁用于大跨度楼盖中具有良好的综合效益。此外,闭口式压型钢板具有优越的结构断面性质和良好的耐火性能,值得推广运用。