斜拉桥索塔钢混组合锚固结构力学性能分析和试验研究

采用自平衡式加载反力架对苏通大桥索塔钢混组合锚固结构进行足尺模型试验,观测模型的应力、裂缝分布和变形情况.采用ANSYS有限元软件对模型进行数值分析.试验和分析结果表明:索孔出口面上方的混凝土表面最易出现裂缝;钢混结合面表现为弯剪共同作用的特性,顶推荷载水平分力主要由钢锚箱结构承担,混凝土亦承担一小部分,竖向分力可全部由剪力钉传递给混凝土承受;单节段模型的有限元计算结果比多节段模型的计算结果偏大,用单节段模型试验结果代表实桥受力状况偏于安全.     

公铁两用桥公路桥混凝土板竖向裂缝分析

南京长江大桥主桥为公铁两用钢桁梁结构,公路桥面系由钢纵梁和混凝土板以及铺装层组成。混凝土板与钢纵梁之间由螺栓连接。大桥运营多年后,螺栓周围的混凝土板普遍出现竖向受力裂缝。为了分析裂纹产生的原因,建立了混凝土板、螺栓、钢纵梁结构有限元分析模型,通过模拟实际荷载的加载计算,分析了混凝土板出现裂缝的机理,提出了改善混凝土受力状态的措施。     

钢梁——连续钢混组合结构的设计研究

以(32 40 32)m连续钢混组合梁桥的计算成果为例,研究钢混结构支座负弯矩区混凝土配筋率、预顶桥梁支座对结构的影响,为类似结构设计提供参考。     

桥梁大体积混凝土结构裂缝成因及防治措施

从温度变化及施工工艺两方面,分析大跨度桥梁大体积混凝土结构裂缝成因,并提出保证大体积混凝土质量的工艺措施及注意事项,简述裂缝的处理标准和修补方法。     

高速铁路大跨度混合梁连续刚构设计关键技术研究

广湛高铁采用(109+2×200+109) m混合梁连续刚构跨越西江主航道,主梁采用预应力混凝土梁+钢混结合梁的混合梁形式,与预应力混凝土连续刚构相比,减轻了结构自重,降低了主梁弯矩和剪力,提高了桥梁跨越能力;跨中采用钢混结合梁,减小了因混凝土收缩徐变对结构后期变形的影响,改善了结构受力和高速行车条件。钢混结合段为钢主梁与预应力混凝土主梁的连接构造,是混合梁桥关键传力部位,根据刚构桥的钢混结合部受力模式,设置于主梁受力较小位置,采用有格室后承压板式结合部构造。通过对钢梁截面分析比选,采用符合结构受力特点、经济性较好的槽形钢箱混凝土结合梁,并对槽形钢梁超高腹板稳定性、空腹桁架式横隔板构造等关键技术进行研究。建造方案推荐采用挂篮悬臂浇筑混凝土梁,钢梁采用整体吊装安装,混凝土桥面板采用分块预制,可有效保证施工工期。     

铁路桥梁工程大体积混凝土裂缝的原因分析与控制措施

大体积混凝土产生出现裂缝是一个普遍的现象。随着高墩大跨铁路桥梁越来越普遍,相应的大体积混凝土在铁路桥梁结构中越来越多,但对于铁路桥梁中大体积混凝土的裂缝的原因分析与控制措施方面的研究相对较少。针对铁路桥梁工程大体积高强度混凝土的特点,分析了铁路桥梁结构中大体积混凝土产生裂缝的原因,进行针对性的分析和探讨,并从设计及施工两方面提出了防止裂缝的主要的技术措施。     

铁路钢混组合梁日照温度场分析

建立不同截面形式的钢混组合梁有限元热分析模型,对典型时段的日照温度场进行数值仿真分析,研究不同因素对温度场的影响。结果表明：钢混组合梁日照温差主要分布在混凝土板厚范围内,钢主梁沿腹板高度方向上的温度梯度较小;与箱形主梁钢混组合梁相比,双工字形主梁钢混组合梁混凝土板温度沿横向分布更均匀;箱形主梁钢混组合梁桥面中线处顶板板厚竖向最大温差为11.67℃,双工字形主梁钢混组合梁混凝土板厚温差小于箱形主梁钢混组合梁,最大温差为7.44℃;随着大气透明度系数的增大,钢混组合梁混凝土板厚温度差呈线性增大,大气透明度系数每增加0.1,箱形主梁钢混组合梁板厚温差增大1.7～1.9℃,双工字形主梁钢混组合梁板厚温差增大1.2～1.5℃;随着风速的增大,钢混组合梁混凝土板厚温差呈二次函数形式减小,箱形主梁钢混组合梁板厚温差受风速影响比双工字形主梁钢混组合梁更大。     

基于声振法的钢混组合桥面板脱空识别研究

钢混组合结构和钢管混凝土结构的界面脱空对桥梁的安全耐久非常关键。声振法作为一种简单有效的现场无损测试方法,可用于混凝土材质好坏、内部孔洞、剥离及脱空等缺陷检测。运用小波变换方法对钢混组合桥面板声振信号进行分析,将小波时频谱分为3个表征信号内容的区域,即表征混凝土质量的冲击回波高频共振A区、表征脱空区钢板自振特征的B区及表征环境噪声的低频C区,根据各区域的时-频-能量特征可以定性识别钢混界面脱空的程度。在一座钢混组合试验桥桥面板施工时预埋大小不一的泡沫与橡胶片模拟钢混界面的脱空与脱空区有水或是其他介质浸入的情形,声振测试试验验证该法的有效性。     

钢锚箱索塔锚固区受力机理

根据苏通大桥索塔锚固区钢锚箱的实际尺寸进行有限单元计算分析和节段足尺模型试验研究。有限单元分析采用ANSYS程序,全面分析钢锚箱在荷载作用下的应力,得知钢锚箱中受力最大位置发生在侧面拉板靠下部的圆倒角处,钢筋混凝土结构的最大主拉应力出现在索孔出口下边缘处。节段足尺模型试验研究表明,钢锚箱实测最大应力位置与计算分析结果基本相同,但应力水平稍低一些;混凝土结构中拉应力较大的位置出现在斜拉索索孔出口、内壁倒角、侧壁内侧等处;剪力钉应力最大者是最外侧的几列,且表现为从外侧列向中间列逐渐减小;试验的顶推荷载水平分力约75.7%由钢锚箱侧面拉板和横隔板承担,竖向分力通过端板上的剪力钉与混凝土之间的相互作用传递到混凝土上。     

混凝土结构裂缝宽度限值研究综述

随着我国铁路建设的迅速发展,铁路混凝土结构服役环境由一般转向特殊。为了研究特殊环境(如大风干旱)下混凝土结构裂缝宽度限值,以混凝土结构设计及耐久性设计规范的发展阶段为主线,介绍发达国家和我国在不同时期混凝土结构裂缝宽度限值的发展历史,分析混凝土结构裂缝宽度限值的影响因素和发展趋势,得出裂缝宽度限值正逐步放宽的结论。     

钢混结合梁在景观桥梁上的运用

天津市万卉路桥采用50m＋20m两跨简支钢混结合梁,斜塔采用钢管混凝土结构,塔高35．7m,充分发挥了钢和混凝土组合结构承载力高、刚度大等优点。建立桥梁的整体三维空间有限元模型,并考虑施工步骤对桥梁结构的受力影响,成功解决了拉索的线形控制问题。钢混结合梁施工方便迅速,有效地缩短了施工工期,综合效益显著。     

自锚式悬索桥钢-混结合段施工技术

南京长江隧道工程右汉独塔自锚式悬索桥,边跨混凝土箱梁与主跨钢箱梁通过钢混结合段进行连接,钢混段采取PBL剪力键及抗剪焊钉、预应力等相应措施克服因材质不同、温度等因素对梁体的影响,使全桥混凝土与钢箱梁形成一个整体,满足结构受力需要。     

大跨度高铁斜拉桥钢-混结合主梁收缩徐变研究

为研究钢混结合主梁混凝土桥面板的收缩徐变对大跨度高铁无砟轨道斜拉桥的影响,以昌吉赣客专赣江特大桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立全桥精细化数值分析模型,考虑钢混结合梁混凝土桥面板不同的加载龄期,分析结合梁斜拉桥在收缩徐变效应下变形及受力的变化。结果表明:赣江特大桥结合梁在施工成桥初期至运营5年后,钢混结合梁混凝土桥面板收缩徐变引起面板及钢箱梁的应力变化情况均满足规范要求,桥面板及钢箱梁在施工成桥1年后收缩徐变完成50%以上,3年后完成80%左右;桥面板混凝土的加载龄期越长,混凝土收缩徐变对桥梁结构变形和受力的影响越小,并在混凝土加载龄期达到180 d后对桥梁结构的影响呈稳定趋势,将结合梁桥面板预制存放180 d后再进行吊装,可有效降低混凝土收缩徐变对此种结构正常使用期间力学行为的影响。     

钢混组合梁剪力连接件的计算方法研究

研究目的:钢混组合梁的剪力连接件对于钢梁与混凝土桥面板的协同工作起到了关键性的作用,使得钢与混凝土能够充分发挥各自的材料特性。由于公路桥梁规范中没有针对钢混组合梁剪力连接件的计算规定,其他现有规范、论著或国家标准中对钢混组合梁剪力连接件的计算又各有不同,因此有必要对公路钢混组合梁桥剪力连接件的计算方法展开探讨。研究结论:针对多种规范、论著对比分析了栓钉剪力连接件的承载力计算,并得出结论:(1)《钢结构设计规范》与《EC4》计算方法相似,未考虑疲劳、裂缝等,为最低配置数量;(2)《钢桥》(小西一郎)中的计算公式结果较为保守,但能更好的控制栓钉的疲劳、界面滑移等问题,有更好的耐久性;(3)《现代钢桥》(吴冲)与《钢桥》计算公式完全一致;(4)《铁路钢-混凝土结合梁设计规范》参照了《EC4》;(5)《钢-混凝土组合桥梁设计规范》类似《钢规》,分别考虑了栓钉剪断破坏及混凝土压碎破坏的两种情况,并考虑了群钉效应;(6)本研究可对钢混组合梁的剪力件设计提供一定的参考。     

钢混叠合梁体系转换中的施工监测与分析

钢-混凝土叠合梁在施工中通常设置临时支撑,并通过体系转换以使得组合结构共同受力。若临时支撑失效将导致混凝土桥面板和钢梁自重均由钢梁承担而非组合结构共同受力,从而使钢梁受力过大。本文结合工程实例,针对某50m钢-混凝土叠合梁在组合体系形成过程中因临时支撑失效,导致结构应力和变形偏离设计值。采取了二次支撑和顶升的体系转换方式调整了结构的应力和变形;采用应力监测系统,实时监测二次支撑和顶升的体系转换过程中应力的变化,同时对每级顶升荷载下主梁变形进行监控。监测结果表明,通过对钢混叠合梁的二次支撑和顶升的体系转换施工,桥面板约束释放完全区域钢箱梁结构应力得以恢复,效果理想。该施工工艺可为类似工程提供参考。     

双面组合连续梁裂缝扩展机理与裂缝宽度研究

钢-混凝土双面组合梁是一种新型组合结构。对3根钢-混凝土双面组合2跨连续梁模型进行加载试验和有限元数值模拟研究,测得上翼缘混凝土板裂缝扩展状况,发现其主要表现为负弯矩区上混凝土板弯曲裂缝;对裂缝扩展规律与机理进行分析探讨,得到裂缝宽度随荷载增加的变化曲线;建立模型梁平面问题的ANSYS分析模型,考虑钢梁与混凝土板、受拉混凝土与钢筋间的界面滑移以及混凝土受拉产生局部损伤直至退出工作的过程,通过测量节点位移的变化得到裂缝宽度,与试验实测结果吻合良好;通过数值计算获得最大裂缝宽度与下混凝土板厚的关系。     

预应力混凝土桥面板与钢桁下弦杆的结合技术研究——钢混预应力桁梁的关键构造

采用混凝土桥面板是传统钢桁梁用于高速铁路的重要前提,“钢混预应力桁梁”提出钢桁结合梁的新思路,但其主要优势有赖于预应力混凝土桥面板与钢桁下弦杆的有机结合、共同受力,通过对该结构形式的关键构造技术进行设计、计算、分析,初步论证构造措施的有效性,能使桥面板成为承载结构体系的重要组成部分,从而保证该结构的主要优点得以充分发挥,即对钢桁梁的稳定、刚度、疲劳、行车等问题的改良,以及混凝土有效参与结构受力对综合经济技术指标的提高。另外,运用此钢混结合新方法,提出几种结合梁桥的构造设计新思路。     

铁路斜拉桥钢混结合段的收缩徐变行为分析

基于甬江特大铁路斜拉桥工程,运用Fortran语言对Ansys有限元软件进行二次开发,数值模拟出核心混凝土的收缩徐变作用,并在此基础上深入研究收缩徐变对钢混结合段应力分布规律和传力机制的影响;提出了承压板传力率、钢混结合段传力斜率、钢混结合段传力不均匀度等衡量钢混结合段传力性能的指标,并评价了收缩徐变对钢混结合段受力行为的影响。研究结果表明:考虑混凝土收缩后钢结构应力增大1倍,混凝土应力减小1/2;考虑3年徐变后,钢壳体应力为瞬时应力的1.9～2.47倍,混凝土应力为瞬时应力的0.13倍;收缩、徐变作用均改变了钢混结合段的传力模式,考虑收缩、徐变后传力不均匀度分别增加了0.13、0.44,钢混结合段端部剪力连接件剪力最大增长幅度分别为75%、150%。     

开裂混凝土衬砌的渗透模型

混凝土的渗透性在控制混凝土的质量及混凝土结构的行为上起着关键性作用,裂缝的存在为水体及其他有损于混凝土结构耐久性的物质提供了入侵通道,这样,开裂混凝土的渗透性就直接影响混凝土的长期耐久性.文章从开裂混凝土衬砌的水体渗透特性出发,分析混凝土在裂缝开展过程中的渗透动态特征,在裂缝开度恒定时的稳定渗流特性.给出拉伸应力作用下混凝土的渗透模型,包括两部分,第一部分为裂缝开度与拉应力的关系模型,认为两者间存在着固定的线性关系;第二部分为裂缝开度与渗透性关系模型,认为在裂缝开度小于80 μm时,其渗透规律与其他阶段有着显著的差别;从而推求混凝土拉应力与渗透性的直接关系.最后,通过成熟的试验数据对提出的开裂混凝土的渗透模型进行了实际验证,结果较为吻合.     

新型组合桥面结构接缝力学行为研究

RPC-钢组合桥面结构进行现浇施工时,由于RPC硬化速度快,需分先后顺序依次浇筑,势必存在新旧混凝土结合面。由于该处RPC不连续,将大大影响RPC-钢组合结构的整体抗弯拉性能,导致桥面板过早开裂。文中提出隼式接缝结构,利用其能够传递拉力的特性,配合较高的纵向配筋率,来共同改善新旧RPC结合面处的裂缝状况。本文设计了2组小梁抗弯试验,旨在探明组合桥面板受弯过程中隼式接缝结构能否有效改善结构受力状态,发挥约束裂缝发展的能力。结果表明:隼式接缝结构具备一定的约束裂缝能力,RPC结合面处开裂应力也有小幅度提升,约为普通混凝土的2~3倍。