Analytical model for ultimate loading capacities of continuous composite slabs with profiled steel sheets

Composite slabs with profiled steel sheet are widely applied in practical structures now. Plenty of literatures can be available about simply supported composite slabs with single span. However, continuous slabs always exist in high-rise building structures. In order to obtain the ultimate loading capacity of continuous composite slabs, the full scale test on slab specimens with high cost need to be carried out. This paper presented an analytical model for calculating the ultimate loading capacity of continuous composite slabs. Only the small-scale slide block test needed to be carried out for determining some mechanical parameters, resulting in less cost, compared with the conventional m-k test method. Various load conditions and parameters were considered in the analytical model. The comparison between test results and predicted results showed that the proposed method had enough precision. Furthermore, the simplified method was also proposed for practical design.

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.

异钢种连铸混浇模型及试验研究

针对连铸异钢种混浇过程化学成分变化及混浇坯长度预测的问题,基于某厂实际钢液混浇过程,建立了异钢种混浇模型,并结合工业试验研究了连铸工艺条件对混浇坯长度的影响。结果表明:该混浇模型预测的铸坯化学元素含量偏差在±2%以内,可用于混浇坯的化学元素含量预测及长度判定。铸机通钢量保持34.6 m^(3)/h不变,中间包剩余钢液质量从38 t减少至30 t,混浇坯长度从7.13 m减小至5.70 m;中间包剩余钢液质量34 t,通钢量从26.9 m^(3)/h增至42.3 m^(3)/h,混浇坯长度从10.45 m减小至5.70 m;中间包剩余钢液质量34 t,通钢量为34.6 m^(3)/h时,新钢液注入流量从50.0 m^(3)/h增至73.1 m^(3)/h,混浇坯长度均约8.71 m,新钢液注入流量对混浇坯长度的影响可以忽略。以炉次分割线为基准可以实现混浇坯和正常坯的精确判定。

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72)m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。

复杂竖曲线宽幅组合梁桥大跨度顶推施工控制技术

广西柳州凤凰岭大桥为(96+124+3×130+90)m连续钢-混组合梁桥,主梁为等高双箱单室钢-混组合梁,由槽形钢箱梁和混凝土桥面板构成,梁宽46.6 m,该桥竖曲线由3段圆曲线和2段直线组成。钢梁采用连续步履式顶推、跨间不设临时墩的方案施工,最大顶推跨度达130 m。由于该桥竖曲线线形复杂、顶推悬臂长度较大、桥面板及体外预应力束施工工序繁杂,为确保施工中结构安全、成桥线形和内力满足设计要求,从线形控制、导梁过墩控制、桥面板安装控制等方面进行施工控制。钢梁顶推施工时,采用几何状态传递法对各梁段安装线形进行预测与控制,确保成桥线形满足设计要求;分析临时拉索张拉、环境温度改变与导梁前端位移响应关系,计算临时拉索张拉力,通过张拉临时拉索实现导梁顺利过墩;桥面板施工时,对皮尔格铺装法进行优化,改变桥面板安装顺序,确保了钢梁及桥面板应力满足要求,并缩短了工期。通过以上施工控制,该桥钢梁顺利顶推完成,全桥线形平顺,实测主梁线形满足设计要求,成桥状态良好。

钢-UHPC组合连续桥面板足尺模型试验研究与理论分析

富龙西江特大桥为广东省佛山市在建的一座组合斜拉桥,该桥主跨580m。主梁采用钢-UHPC轻型组合梁,由钢箱梁和钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板构成。钢-UHPC组合桥面板受到钢箱梁横隔板的支承,作为多跨连续板承担车轮荷载等局部作用。因此,为研究该新型桥面板的受力性能,开展了2个钢-UHPC组合连续板的足尺模型试验。试验结果表明:试件均发生延性的弯曲破坏,中支座变截面处为负弯矩区的危险截面;随着三个塑性铰先后出现在危险截面和两个跨中截面,连续板发生了显著的内力重分布;弯矩重分布呈现出两阶段特征,两试件的重分布系数分别达到27%和44%;正负弯矩区均满足平截面假定,荷载达到峰值时试件全宽进入塑性状态。根据上述试验现象,提出钢-UHPC组合板抗弯承载力的计算公式,其准确性得到了该文和文献试验结果的验证。

孟加拉国帕德玛大桥施工关键技术

孟加拉国帕德玛大桥为双层桥面公铁两用桥,主桥为连续钢桁组合梁桥,桥跨布置为6×(6×150)m+1×(5×150)m。单个桥墩基础采用6根∅3.0 m、倾斜度为1∶6的大直径钢管斜桩;上部结构为全焊接连续钢桁梁-胶拼桥面板组合梁结构。钢管斜桩采用岸上分段制造,浮运至墩位处采用水上定位平台+多层导向架分2节插打的方案施工;上部结构钢桁梁采用整孔制造、整孔架设、逐孔合龙的方案施工。施工过程中下部结构采用水上定位平台及多层导向架施工技术,确保了钢管斜桩的快速插打和施工精度;通过桩内取土置换以及桩侧、桩底压浆技术,提升了桩基承载力,有效解决了桥址地质条件差等问题。大跨度连续钢桁梁采用工厂全焊接整孔制造、现场整孔架设技术,保证了钢梁制造质量和架设工期;桥面板施工采用岸上预制、现场安装的方法,减少了桥上现浇作业量及高空作业风险,保证了施工质量。

轨道交通钢混结合连续梁设计及关键技术研究

钢混组合结构因能充分发挥混凝土和钢结构的材料性能优势而被越来越广泛应用。施工过程中大节段钢梁吊装,对路口的交通影响较小等优点使得钢混结合梁在城市建设中占据重要地位。在轨道交通桥梁中,混凝土桥面板能很好的与轨道结构相适应。结合长沙市轨道交通1号线北延一期工程高架区间跨开顺路口的(40+60+40)m钢混结合连续梁,分析钢混结合连续梁的结构受力特性。研究了采用不同措施如桥面板分段浇筑、正弯矩区压重、支点顶升落架、支点双结合、使用抗拔不抗剪连接件等对改善负弯矩区桥面板受力的优劣势。研究结果表明,钢混结合连续梁在城市轨道交通中的应用良好;采用支点顶升落架、支点双结合两个措施对改善桥面板受力效果最优。

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥组合梁设计

港珠澳大桥主体工程采用桥隧组合方案,其中浅水区非通航孔桥采用85m连续组合梁桥形式,全长5 440m,共64孔,跨径布置主要采用6×85m和5×85m2种形式。组合梁采用单箱单室分幅等高连续梁,由开口钢箱梁和混凝土桥面板通过剪力钉联结而成。钢箱梁为倒梯形结构;混凝土桥面板为横向整块预制,在剪力钉处设置预留槽。为改善混凝土桥面板的横向受力性能,该桥组合梁截面设置小纵梁;为保持桥面板的整体性,剪力钉采用集束式布置方式。组合梁采用大型运架一体浮吊整孔安装架设,逐孔合龙。

薄板坯纵裂及其影响因素探讨

铸坯质量问题是薄板坯连铸连轧工艺研究的核心问题。在调研的基础上,对国内现有薄板坯连铸生产线铸坯质量现状进行了分析。并提出了进一步改进薄板坯表面质量的工艺措施。

全幅二段电磁制动连铸复合钢坯的模拟研究

根据电磁连铸生产复合钢板的工艺原理，建立了一个数学模型来分析该工艺过程结晶器内两种异质钢液流动及分布特征．采用低 Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数湍流模型计算湍流参数．并以虚拟凝固壳来代替实际的凝固计算．根据对模拟结果的分析，提出了采用全幅二段恒稳磁场控制流动的方法．

连续结合梁桥采用顶升技术的探讨

通过理论分析、算例、现场实测资料 3个方面探讨了连续结合梁采用顶升技术进行应力调整技术的可行性 ;指出了结合梁收缩徐变效应估算应注意的问题 ;推导了考虑钢梁、混凝土板粘结滑移的结合梁收缩徐变长期行为的理论估算公式 ;

预应力钢-混凝土连续组合梁的变形分析

对预应力钢-混凝土连续组合梁在正常使用极限状态下的变形计算进行分析。分析考虑钢与混凝土之间的滑移效应,建立简化计算模型,并在此基础上,提出混凝土支座开裂区长度以及预应力筋内力增量的计算公式,给出两跨预应力连续组合梁跨中挠度的计算图表。分析结果表明,两跨预应力连续组合梁变形计算公式计算正常使用极限状态预应力筋的内力值精度较高,不考虑预应力筋内力增量的变形计算值较试验值偏大,考虑预应力筋内力增量的变形计算值精度有明显提高,与试验结果吻合较好,可供工程设计参考。最后在两跨预应力连续组合梁变形计算公式的基础上提出预应力连续组合梁变形计算的通用方法。

装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥的预制桥道板安装过程有限元模拟方法

为了掌握装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥施工阶段的受力性能,对预制桥道板安装过程进行了精细化有限元建模方法研究。根据该桥型的构造和施工特点,提出了两种不同的模拟方法。方法一为提出在安装钢桁单元时激活钢桁与桥道板之间的弹性连接,以实现预制桥道板单元分批次安装在变形后的钢桁上;且仅设置SD_x方向刚度值,以此模拟桥道板独自获得预压应力的状态。待全桥桥道板安装及张拉完成后,再将弹性连接方式更换为刚性连接,使之成为组合梁承受后期荷载。方法二为在安装钢桁单元时激活钢桁与桥道板之间钢臂连接单元以实现预制桥道板单元分批次安装在变形后的钢桁上,且释放钢臂连接单元顶端转动及水平约束,以此模拟桥道板独自获得预压应力的状态。待全桥桥道板安装及张拉完成后,再恢复钢臂连接单元顶端的转动和水平约束,使之成为组合梁承受后期荷载。分别用以上两种方法建立了某主跨70 m依托工程的全桥计算模型,对其关键施工阶段进行了仿真模拟分析。计算结果表明:两种计算方法均能精确的模拟预制桥道板安装过程,且两种方法数据吻合较好,可供同类桥梁参考。

港珠澳大桥集束式剪力钉钢-混组合连续梁施工技术

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥采用85m钢-混组合连续梁桥形式,组合梁采用单箱单室等高连续梁,由开口钢箱梁和混凝土桥面板通过剪力钉连接而成,剪力钉采用集束式布置,桥面板在剪力钉处设置预留槽。钢箱梁采用"无马"焊接成整孔大节段,整孔打砂和涂装;混凝土桥面板采用整体式台座模板预制,施工缝采用洗毛工艺施工;按钢箱梁预拼时的预拱度线形进行钢箱梁与混凝土桥面预制板组合,采用高弹性防腐橡胶条和环氧砂浆材料进行密封和粘接;组合梁采用大型运架一体船进行整孔运输、逐孔安装架设;钢箱梁接口在墩顶进行配切和对接焊接,完成简支变连续体系转换。

连铸板坯表面纵裂分析

对生产数据进行分析,认为钢水成分、拉速和结晶器液面波动等是造成连铸坯表面纵裂的主要原因。为此,根据结晶器专家系统进行可视化的生产指导,从钢种成分控制、生产操作等方面提出了改进措施,减少了连铸板坯表面纵裂的产生。

常规连铸领域的世界先进技术

介绍了一些世界先进技术在连铸领域的应用情况,重点有:日本新日铁的多模式电磁搅拌技术、面压下技术和高难度复合钢板坯连铸新工艺及克鲁斯的全陶瓷覆层连铸机结晶器技术等。分析认为,目前还是要依靠传统的板坯和大方坯连铸机的技术创新来生产高品质、高附加值的钢铁产品。

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥钢-混组合梁施工技术

港珠澳大桥浅水区非通航孔桥采用85m钢-混组合连续梁桥形式,组合梁由混凝土桥面板及钢主梁通过集束式剪力钉连接而成。混凝土桥面板在预制场内一次性浇筑完成;钢主梁整孔制作分为板单元制造、分段制造、总拼3个阶段,总拼后,利用环氧砂浆将钢主梁与混凝土桥面板粘接在一起,由3 000t"天一号"运架一体船整孔运输和架设。在该桥组合梁施工中,采取了以下新技术:钢主梁底板单元纵向对接焊缝采用预设反变形胎架以单面焊双面成型的工艺焊接;横隔板及底板单元整体制造采用自动化焊接机器人焊接;钢主梁总拼时腹板对接焊缝采用轨道式数字化焊接机器人进行立位焊接,腹板与底板熔透焊缝采用无盲区焊接小车焊接。

钢板混凝土组合连续板抗弯承载性能

为研究钢板混凝土组合连续板的抗弯承载能力及破坏模式,对2块不同抗剪连接程度的钢板混凝土组合连续板进行了抗弯承载力试验和数值模拟分析.首先,对钢板混凝土组合连续板进行了四点对称加载的抗弯破坏性试验;然后,采用有限元软件ABAQUS对加载全过程进行数值模拟,分析了混凝土板厚度、底钢板厚度等参数对组合连续板的抗弯承载性能影响.结果表明:钢板混凝土组合连续板首先在中支座负弯矩区产生裂缝,然后在跨内发生弯剪破坏;钢板与混凝土界面的抗剪连接程度从100%减小到66.7%,连续组合板的极限荷载降低42.1%,但其变形延性性能略有增加;增加混凝土板厚度和底钢板厚度能不同程度地增大组合连续板的抗弯极限承载力.

临猗黄河大桥组合梁负弯矩区力学性能优化措施研究

山西临猗黄河大桥主桥采用(112+14×128)m+(14×128+120)m连续钢箱组合梁桥,采用钢箱梁顶推到位后安装桥面板的方案施工。由于主桥联长、跨度大,为改善组合梁负弯矩区力学性能,采用MIDAS Civil 2019软件建立主桥第一联上部结构有限元模型,分别研究桥面板分批安装、支点混凝土双结合(钢箱梁上、下翼缘均结合混凝土)构造、支点升降、支点张拉体外束4种优化措施对连续组合梁负弯矩区受力性能的影响。结果表明:增大桥面板分批安装次数能明显增大跨中区域桥面板压应力;采用支点混凝土双结合构造能够降低支点负弯矩区钢箱梁下翼缘应力;采用两端到中间的顺序进行支点升降能够提高支点负弯矩区桥面板压应力储备;支点张拉体外束对负弯矩区优化效果随着混凝土收缩徐变逐渐降低。基于研究结论,该桥主桥设计采用桥面板分批安装、支点混凝土双结合构造、支点升降3种措施对负弯矩区进行优化,不采用支点张拉体外束措施。