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。

山区公路装配化钢-混组合梁桥设计及关键技术研究

为提升山区高速公路钢-混组合梁桥的预制装配化和通用性等技术水平,根据山区高速公路结构和公路荷载特点,提出了一种适用于山区高速公路装配化施工的钢-混组合梁构造形式,并对其设计及关键技术进行研究。山区高速公路钢-混组合梁可采用结构简支桥面连续或结构连续体系;主梁采用将2片工字形钢梁组合为1榀整体预制而形成的工字形榀梁横断面,半幅桥的2车道和3车道分别采用2榀和3榀工字形钢梁横断面;30、40、50 m跨径主梁梁高分别为1.6、2.0、2.5 m;2片工字形钢梁间采用X撑联结系以提高结构的整体性。钢-混组合简支桥面连续体系采用钢-UHPC简支桥面连续构造,避免了普通混凝土连续段混凝土易开裂的问题;在墩顶后浇段一定范围内设置抗拔不抗剪连接件,并采用施加部分预应力的负弯矩区抗裂技术,解决了结构连续体系预应力效率低、负弯矩区混凝土桥面板易开裂的问题;采用架桥机逐孔单榀整体吊装的快速架设施工技术提高了施工效率。该山区公路装配化钢-混组合梁工程应用表明:快速架设的装配化钢-混组合梁不仅极大提高了山区高速公路的建造效率,而且具有较好的经济性和适用性。

大跨钢桁结合梁悬索桥现浇桥面板拉应力优化研究

为改善大跨钢桁结合梁悬索桥现浇桥面板的拉应力,解决现浇桥面板在负弯矩区易开裂的问题,以四川卡哈洛金沙江大桥(主跨1030 m的钢桁结合梁悬索桥)为背景,对现浇桥面板拉应力优化进行研究。采用有限元软件BNLAS建立桥梁三维模型,通过施工阶段分析揭示现浇桥面板拉应力产生的机理,研究浇筑长度、桥面板浇筑顺序、工作面数量3个因素对浇筑后桥面板与钢桁梁应力的影响。结果表明:减小现浇桥面板浇筑长度可有效降低其浇筑后最大拉应力,但当浇筑长度较小时,继续减小浇筑长度对降低桥面板拉应力的效果会减弱;不同桥面板浇筑顺序对桥面板浇筑后的应力有较大影响,将工作面在主跨范围内均匀布置可以得到较优的应力;增加工作面数量可进一步降低桥面板的拉应力,降低浇筑过程中钢桁梁杆件最大应力,工作面数量从2个增加到4个,对降低现浇桥面板浇筑后最大拉应力效果较好。建议该桥现浇桥面板施工采用浇筑长度84 m、工作面数量4个、工作面沿主跨均匀布置的方案。

配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板抗弯性能试验研究

为提升钢-UHPC组合桥面板的结构性能,考虑采用纤维增强筋替代UHPC中的钢筋。为研究配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板的弯曲抗裂性能,寻求合理的纤维增强筋,设计、制作4组钢-UHPC组合桥面板试件(抗裂筋分别采用钢筋、CFRP筋、GFRP筋和BFRP筋,每组2个),开展弯曲试验,以钢筋试件为参照,对比3类纤维增强筋试件的挠度、应变和裂缝发展规律。结果表明:各类试件的荷载~挠度曲线、荷载~应变曲线和荷载~最大裂缝宽度曲线的发展均与抗裂筋的力学性能密切相关;抗裂筋的弹性模量决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯刚度和裂缝控制能力,CFRP筋具有与钢筋相当的弹性模量,故其抗弯刚度大、裂缝控制能力强,而GFRP筋和BFRP筋弹性模量显著小于钢筋,故其裂缝控制能力较差;抗裂筋的抗拉强度决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯承载力,3类纤维增强筋的抗拉强度均高于钢筋,故其极限承载力均高于钢筋试件。为确保钢-UHPC组合桥面板的抗裂性能,建议必要时采用CFRP筋替代钢筋。

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。

多主梁钢箱-叠合板组合梁桥成桥试验及构造参数研究

为了解多主梁钢箱-叠合板组合梁桥的受力特性及其影响参数,以某60 m跨多主梁钢箱-叠合板简支组合梁桥右幅桥为背景,开展成桥试验及有限元分析。对该桥分别进行静载试验、环境振动试验、无障碍行车试验,结合有限元计算结果,分析主梁应变、挠度、模态及冲击系数等,并研究钢箱梁高度、混凝土板厚、横向联系梁高度对结构横向受力的影响。结果表明:多主梁钢箱-叠合板组合梁桥在设计荷载下结构均处于弹性状态,钢箱梁与叠合板可以实现协同工作,整体性能良好;钢箱梁高度越小、横向联系梁高度越大,结构整体性能越好,混凝土板厚对结构横向受力的影响较小。

钢-混组合梁钢模板设计及应用研究

目前,在桥面板施工过程中,模板支撑常采用满堂式支架或梁柱式支架,对桥下被交路通行影响大。为减少对被交路的影响,文章提出一种新型钢模板,用于桥面板现浇,建立三维实体模型,分析了该模板的应力和变形,并将该模板应用于实际工程中。研究结果表明了该模板的可行性,对钢-混组合梁的桥面板施工具有一定的参考价值。

钢-板组合梁桥面板架设关键技术

目前山区桥梁桥面板架设工艺主要采用专用架板机或门机在桥面上进行架设,具有安拆费用高,效率低等显著缺点。结合工程实际特点,提出履带吊上桥逐跨安装的施工工艺,通过特制的履带吊行走搭板结构,保证了履带吊荷载均匀传递至钢主梁上,实现桥面板在不受履带吊荷载的工况下完成桥面板架设的工作。解决了履带吊直接上桥对桥面板造成破坏的问题,为山区钢板组合梁桥面板架设提供了一种新的思路。

钢横梁轻型T梁桥桥面板受力分析

轻型T梁是一种采用钢横梁的简支T梁桥,为快速施工桥梁的发展提供了新方向。文章旨在对轻型T梁桥的桥面板进行受力分析,重点关注集中车轮荷载对桥面板的影响,提出了可以进行桥面板分析的空间梁格模型,并采用实体模型验证了其桥面板分析的准确性。结合公路桥梁规范的相关规定,给出了轻型T梁桥的结构分析结果,证明了其安全可靠。

钢混组合连续刚构桥混凝土桥面板安装技术要点

文章以具体工程为实例,介绍了钢混组合连续刚构桥混凝土桥面板预制工艺要求,阐述了桥面板吊装上架、预应力穿束等施工技术要点,并对桥面板安装中的拼接面涂胶、面板拼拢挤紧、预应力压浆等工艺措施进行了详细研究,以提高钢混组合连续刚构桥混凝土桥面板安装效率,提升钢混组合连续刚构桥混凝土桥工程整体施工质量,促进桥梁工程事业长远发展。

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。

基于扩展有限元的钢-STC组合桥面开裂性能研究

采用H型钢-超高韧性混凝土(STC)板的组合结构形式可有效改善传统正交异性钢桥面-超高韧性混凝土组合桥面结构中存在的结构疲劳开裂问题。为了研究不同结构参数对H型钢-STC组合桥面结构开裂性能的影响规律,基于ABAQUS以及扩展有限元方法(XFEM)建立了考虑裂纹扩展的组合梁有限元模型,对不同桥面板厚度、配筋率条件下开裂性能以及延性的变化规律开展了有限元模拟研究。研究结果表明,与采用普通混凝土(C50)相比,不同混凝土板厚度条件下,采用STC对开裂强度与延性的提升效果最大分别为175.0%与446.3%,而不同配筋率条件下的提升效果最大可达205.1%与1330.3%。为H型钢-STC组合桥面结构在实际桥梁工程中的应用提供相应的技术支撑与建议。

变宽度组合梁套用交通部工字组合梁钢桥通用图的设计调整

目前工字组合梁钢桥在预制拼装桥梁中应用广泛,随着交通部工字组合梁钢桥通用图的发布,对提高常规跨径等宽工字组合梁钢桥的设计技术水平起到了重要的规范和指引作用。但通用图仅适用于(2×12.75)m和(2×16.5)m 2种桥宽,灵活性不高,尤其缺乏变宽度情况下的研究。通过研究典型变宽段组合梁的桥面板设计和主梁布置,探讨应用通用图存在的问题,并从增加桥面板适用跨径、减小横梁应力集中、优化支反力分布等多方面提出优化措施,能使组合桥梁适应变宽情况和增加通用图的适用性。这对于工字组合梁钢桥通用图的全面推广应用提供有意义的探索和参考。

闭口式压型钢板-混凝土组合楼板受弯承载力的试验研究

分析了一种闭口式压型钢板 混凝土组合楼板的构成特点和受力性能的同时 ,进行了 1 6块组合楼板的受弯试验研究 ,探讨了这种组合板的正截面抗弯承载力及其破坏形式 ,依据楼板的塑性截面设计理论给出了其承载力的简化计算公式。试验结果表明 ,这种组合楼板承载力高、延性好 。

世茂深坑酒店钢结构设计

系统介绍了世茂深坑酒店的钢结构设计,着重阐述了该结构的关键节点设计,对酒店钢结构框架进行了施工过程分析。结果表明:结构上端有很强的约束,刚度较大,宜选取延性较好的钢框架-支撑结构;楼板刚度对结构构件受力有显著影响,构件设计时须取不同楼板刚度计算模型下的包络结果;采用带肋钢铺板组合楼板可有效解决混凝土板受拉问题。

三门峡黄河公铁两用大桥主桥钢桁结合梁设计

三门峡黄河公铁两用大桥主桥为(84+9×108+84)m的11跨连续钢桁结合梁桥,采用双层桥面布置,下层桥面通行4线铁路(双线蒙西通道+双线运三铁路),上层桥面通行双向6车道高速公路。该桥主梁采用密横梁体系钢桁结合梁,横向布置3片主桁,主桁采用三角形桁式。下层铁路桥面采用密横梁体系的正交异性整体钢桥面板,钢轨处设置倒T形小纵梁;上层公路桥面采用C60的钢筋混凝土结合板,通过湿接缝和剪力钉与钢主桁上弦杆及横梁结合为整体;主桁横向未设置联结系,仅在两端的公路横梁底设置板式桥门架。采取选择合理的混凝土板结合及顶落梁工序、选择合适的预制板存放龄期、湿接缝处理和加强预制板配筋等措施改善结合梁负弯矩区混凝土板受拉开裂的问题。主桥钢桁梁采用拖拉式顶推的方法施工。

闭口型压型简支组合楼板承载力有限元分析

目的确定压型钢板-混凝土组合板的极限承载力,并提出较准确的有限元分析模型.方法采用几何平衡关系的力平衡方法获得闭口型压型钢板-混凝土组合板的纵向剪切强度和端部滑移的关系,进行有限元分析.将有限元分析结果与试验值进行对比.结果剪跨比较短的试件在抗弯刚度上有一定的误差,但极限承载力吻合很好(误差最大不超过7.3%).结论随剪跨比的增加,最大纵向剪切强度减小;提出的力平衡方法有限元计算模型可应用于闭口型组合板类的有限元分析中,此计算模型可以比较精确的确定压型钢板-混凝土组合板的极限承载力.

闭口型压型钢板-再生混凝土组合楼板的受弯性能

为了解再生混凝土组合楼板的受弯性能,进行了闭口型压型钢板-再生粗骨料混凝土组合楼板在重复荷载作用下的弯曲性能试验,研究了不同钢筋构造措施和不同厚度的再生粗骨料混凝土组合楼板的受弯性能,并与普通混凝土组合楼板的受弯性能进行了比较,给出了闭口型压型钢板-再生粗骨料混凝土组合楼板的受弯极限承载力计算和挠度验算方法.研究结果表明:与压型钢板-普通混凝土组合楼板相比,再生粗骨料混凝土组合楼板的受弯承载力及刚度降低幅度较小,经过合理设计,可以应用于实际工程结构;在再生混凝土组合楼板中采取钢筋桁架加强构造措施,可以明显提高组合楼板的受弯性能.

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。

黑瞎子岛乌苏大桥主桥结构设计与关键技术

针对桥址处交通运输不便、气候寒冷、有效工期短的特点,黑瞎子岛乌苏大桥主桥设计为140m+140m独塔单索面大挑臂钢箱结合梁斜拉桥。主梁由钢箱梁、钢挑臂、混凝土桥面板组成,全宽26.5m,单侧挑臂长10.75m;桥塔采用独柱式混凝土结构,高117m;斜拉索采用163根直径7mm低松弛镀锌高强度平行钢丝索,按竖琴形布置。设计过程中对大桥的关键技术如主梁扭转、剪力滞效应、桥面板受力等进行了研究分析,结果表明:扭转产生的剪应力为33MPa满足规范要求,扭转角为0.007rad,不影响大桥的使用功能;主梁的剪力滞系数大部分都在2.0以下,局部达到4.0;桥面板强度和裂缝宽度均满足规范要求。