悬索桥索塔钢-混凝土结合段模型试验研究

研究目的:通过介绍江汉六桥索塔钢-混凝土结合段静力模型制作、加载过程和试验结果,总结静力试验模型的设计要点,找出悬索桥索塔钢-混凝土结合段设计的薄弱环节。研究结论:(1)为保证模型试验结果的准确性,应根据第三相似定理,严格按照刚度相似、边界条件相似、荷载相似原则设计静力试验模型;(2)确定合理的模型缩尺比例应统筹考虑模型制作和模型加载的便利性;(3)悬索桥索塔钢-混凝土结合部位在承受钢塔柱传递的大吨位集中荷载时,混凝土顶面产生较大的横向拉应力,设计需高度重视结合部位混凝土抗裂构造措施,如加大钢塔柱下垫板厚度和面积,加强结合部位混凝土构造钢筋布置等;(4)为抵抗施工阶段中部分塔柱产生的拉力、加强钢塔柱与混凝土塔柱连接而采取的张拉预应力粗钢筋措施,实质上进一步加大了结合部位混凝土顶面拉应力,不利于混凝土抗裂设计;建议采取非预应力张拉下的抗拔措施;(5)本研究成果可为类似混合结构的静力试验模型设计及悬索桥索塔钢-混凝土结合段设计提供借鉴价值。     

GFRP-钢混合配筋混凝土结构使用寿命预测方法研究

为了研究GFRP-钢混合配筋混凝土结构的使用寿命,由素混凝土以及混凝土环境下钢筋、GFRP筋三者使用寿命预测方法特点出发,探讨混合配筋结构中混凝土耐久性能、GFRP筋与钢筋面积比影响下结构使用寿命预测方法,提出混合配筋混凝土结构使用寿命预测优化模型。利用提出的预测模型对GFRP筋-钢混合配筋T梁结构使用寿命进行分析。研究结果表明:混合配筋混凝土结构的使用寿命由混凝土、钢筋以及GFRP筋3种材料共同决定,且随着混凝土的耐久性能及配筋面积比的差异,整体结构使用寿命也有所不同。混凝土的耐久性能较差时,整体使用寿命由混凝土决定;混凝土耐久性能较好时,整体使用寿命由GFRP筋与钢筋面积比以及混凝土环境中钢筋与GFRP筋使用寿命共同决定;该预测模型可用于混合配筋混凝土结构剩余使用寿命评估及其维修加固决策。     

装配式宽幅连续T梁剪力滞效应研究

为研究装配式宽幅连续T梁剪力滞效应的突出位置和普通钢筋、预应力钢束对剪力滞效应的影响,建立实体有限元模型,通过改变普通钢筋直径、预应力钢束横向布置位置和股数进行分析。得出剪力滞效应在支点顶部较为突出;通过理论推导及模型数据发现在不同配筋方式中剪力滞效应的应力最大值与最小值之差基本不变,剪力滞效应不受配筋的影响。虽然配预应力钢束无法抵消剪力滞,但是可以使支点受力在安全范围内。本文中,应力最大值与最小值之差值约为0.6 MPa,为避免支点顶部出现拉应力使混凝土开裂,建议在设计中预应力需要预留大于0.6 MPa的安全储备。     

连续箱梁跨越正线的钢塔架工程

介绍现浇预应力混凝土连续箱梁跨线的钢塔架施工及计算，利用万能杆件拼装和I566工字钢组成的钢塔架跨越既有线，可有效地减少工作量和缩短工期，较好地解决连续箱梁施工对铁路行车的威胁，确保行车安全和工程质量。     

钢-混凝土组合梁预应力施工阶段受力性能试验研究

通过9个钢-预应力混凝土组合梁的模拟试验研究，对钢-混凝土组合梁在预应力施工阶段的受力性能、界面滑移分布规律及主要影响因素进行了深入探讨。试验表明，在钢-预应力混凝土组合梁的预应力张拉端或锚固端的非协调工作区较小，钢-混凝土组合梁设计控制区的有效预应力可按基于钢-混凝土换算组合截面的材料力学方法计算，界面滑移的影响可忽略不计。     

无锡蓉湖桥钢混凝土混合梁斜拉桥施工技术

介绍无锡蓉湖独塔钢混凝土混合梁斜拉桥基础、钢管混凝土塔柱、预应力混凝土梁及钢箱梁施工技术。     

城市轻轨预应力混凝土轨道梁徐变性能试验研究

通过4根1：5城市轻轨预应力混凝土轨道梁模型的500d长期试验，对其时随性能进行较系统的研究与分析，重点考察混凝土种类、截面上下缘应力差等因素对轨道梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、钢筋应力及预应力筋应变等的影响。基于龄期调整有效模量法，编制步进法时随有限元分析程序，实现轨道梁徐变变形的时随全过程分析。应用该程序对本文试验结果进行模拟分析，计算值与试验结果吻合良好。在试验研究、时随全过程分析及美国规范ACI 318-02的基础上，提出综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式、钢筋配筋率及截面上下缘应力差的城市轻轨轨道梁徐变变形设计建议。研究成果为我国城市轻轨预应力混凝土轨道梁的工程设计与应用及有关规范的编制提供了依据和参考。     

带板托预应力钢-混凝土连续组合梁抗裂度计算

根据文中的基本假设,推导了带板托预应力钢-混凝土连续组合梁的抗裂度计算公式及简化计算公式,其公式形式上能与现行的混凝土结构抗裂度计算公式相协调;经过计算统计,提出了简单实用的带板托钢-混凝土组合梁负弯矩区截面塑性系数表,其计算结果与11片预应力钢-混凝土连续组合试验梁的实测结果吻合较好.研究成果已应用于工程设计.     

空心板设置横隔板对企口缝混凝土力学性能的影响分析

建立装配式预应力混凝土简支空心板桥的空间实体有限元计算模型,在对称荷载与偏载作用下,分别对无横隔板、端部设置横隔板、端部与跨中均设横隔板3种情况的空心板之间的企口缝混凝土受力状态进行分析,探讨设置横隔板对装配式预应力混凝土空心板桥企口缝混凝土的力学性能的影响,计算得出企口缝混凝土的应力分布。结果表明:设置横隔板后,企口缝混凝土的应力值变得均匀,企口缝混凝土的抗剪性能有所增强。所得结果对装配式预应力混凝土空心板桥设计有较大的参考价值。     

先张法轨道板预应力传递长度的关键影响因素研究

预应力传递长度是高速铁路先张法预应力轨道板设计需解决的核心问题。采用有限元软件ANSYS建立了先张法预应力小梁计算模型,分析了钢筋直径、混凝土强度、锚固板的设置及尺寸对先张法轨道板中预应力传递长度的影响,并通过现场试验验证计算结果的可靠性。分析结果表明:预应力传递长度随预应力筋直径的增大而增加,最终建立的预应力也随之增大;随着混凝土强度的增加,预应力传递长度有减小的趋势;锚固板的设置能显著减小预应力传递长度,保证混凝土预应力在板端第一扣件节点处完全建立,但锚固板的尺寸对传递长度影响不大。     

钢-混凝土混合结构在大跨度连续刚构桥中的应用

重庆石板坡公路长江大桥采用填充混凝土后板式钢—混凝土接头。在轴力、弯矩和剪力的作用下,钢—混凝土接头处将产生轴向压应力、拉应力和剪应力。压应力由承压板及PBL剪力键共同传递,拉应力、剪应力主要由PBL剪力键传递。计算得到钢—混凝土接头的最不利荷载组合内力。在钢—混凝土接头附近截取18m长的1个梁段,将混凝土与贯穿钢筋进行耦合、贯穿钢筋与PBL板进行耦合,采用实体单元、板单元和梁单元,建立钢—混凝土接头有限元模型,利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,得到钢—混凝土接头各部分的应力分布。结果表明:结构各构件在设计荷载下并未出现超出材料强度的应力峰值;剪力主要靠腹板上的PBL剪力键传递;有效的预应力体系是钢—混凝土接头可靠性的根本保证。     

斜拉桥箱梁钢-混结合段受力的试验研究

研究目的:研究大跨度桥梁工程中钢箱梁与混凝土箱梁结合部的应力、应变及其变化规律,探讨结合段的传力机理,为实例桥梁工程的钢箱梁和混凝土箱梁结合部的设计方案和构造处理提供理论和试验验证的依据.结合某大跨度斜拉桥梁工程设计实例,设计并制作斜拉桥主梁钢-混结合段试验模型,对试验模型进行静力试验,利用ANSYS建模进行有限元计算,对静力试验结果与有限元分析计算结果进行对比分析.研究结论:通过对钢-混结合段受力的研究分析表明:只要设计方案合理,构造处理恰当,钢箱梁-钢-混结合段-混凝土箱梁沿纵向刚度过渡就平稳,预应力施加作用明显,钢板与混凝土节点位移耦合;试验结果验证各测点实测结果与计算值吻合较好,说明有限元分析能较好地模拟钢-混结合段模型实际加载及受力情况.     

西江特大桥钢-混结合段模型试验研究

新建广州南沙港铁路西江特大桥跨西江主桥为(2×57.5+172.5+600+4×57.5)m混合梁斜拉桥,主跨600 m跨越西江。钢-混结合段是钢箱梁与混凝土箱梁的连接点,也是混合梁斜拉桥的施工关键控制点。其施工质量直接关系到全桥的刚度、过渡段平顺性及应力传递的可靠性。为确保西江特大桥钢-混结合段混凝土浇筑工艺的可靠性并有效保证钢-混结合段混凝土施工质量,在实体工程施工前现场进行了1:1的模型试验,重点对试验模型的结构设计和制作、混凝土配合比的设计与优化、混凝土的浇筑工艺以及试验结果分析等进行了阐述,进一步完善了钢-混结合段混凝土浇筑工艺试验的做法,为将来类似斜拉桥钢-混结合段施工工艺提供了经验借鉴。     

混合型自锚式悬索桥连接部位传力研究

某大桥是目前世界上最大跨径的钢与混凝土混合梁自锚式悬索桥,主跨350 m,钢-混结合段是该桥设计的关键技术之一。介绍了目前国内外混合梁主要的结合形式,针对大桥钢-混结合段设计制作了1∶4缩尺模型,并进行有限元分析和试验,研究了钢-混结合段的位移、附近区域的应力分布、结合面处钢与混凝土之间的相对滑移以及混凝土梁表面的裂缝发展。结果表明:钢-混结合段构造合理,刚度过渡平缓匀顺,传力顺畅,结合可靠,有很强的承载力;结合段采用的新型剪力连接件PBL键连接可靠,作用牢固。试验为该桥设计提供了依据,并可为类似设计提供技术储备。     

铁路新型标准混凝土箱梁预应力锚固区力学行为精细化研究

标准混凝土箱梁在我国铁路建设中得到了广泛应用。铁路应用某新型标准混凝土箱梁,采用单排大吨位的预应力锚固形式,共计在梁端设置了17个预应力锚固区。相较于武广客专等应用的双排预应力钢束标准混凝土箱梁,其腹板预应力锚固区的局部应力分布及精细化力学行为值得进一步研究。通过建立新型标准混凝土箱梁空间有限元模型,考虑材料的非线性行为,对箱梁端部预应力锚固区的局部应力场及裂缝开展高精度计算分析。研究结果表明：预应力钢束张拉过程中锚固区混凝土最大主压应力位于N6(腹板最上部预应力钢束)的喇叭口边缘,为33.45 MPa;最大主压应力小于其抗压极限强度值,集中在喇叭口的环向范围内,整体呈现区域小、收敛快的分布形式;标准混凝土箱梁的主拉应力值随预应力钢束张拉不断增大,其中N3(腹板最下部预应力钢束)区域的主拉应力变化最为显著,张拉完成后,锚固区混凝土最大主拉应力达到了混凝土抗拉极限强度,主要分布于锚垫板四周,最大裂缝出现在N6锚垫板上边缘的两角处,裂缝宽度为0.088 mm。混凝土封锚可有效降低预应力锚固区的开裂风险,但在实际服役环境中仍应对此区域进行重点关注。     

高速铁路先张法轨道板预应力传递长度研究

预应力传递长度是先张法预应力轨道板结构设计的关键参数。基于直径10mm螺旋肋钢丝与混凝土黏结-滑移本构关系,运用有限元软件ANSYS,分析预应力钢筋端部不设置和设置锚固板时先张预应力轨道板的混凝土压应变、预应力钢筋轴力和滑移区长度,研究预应力钢筋端部设置锚固板对减小预应力传递长度的作用机理。结果表明:锚固板承担了大部分预应力钢筋的张拉力,从而有效减小预应力钢筋和混凝土间的滑移区长度和滑移量,使得轨道板的预应力传递长度也显著减小。在直径为10mm的螺旋肋钢丝端部不设锚固板和分别设置直径为20和40 mm的锚固板,进行轨道板试件传递长度试验,得到的预应力传递长度分别为425,225和225mm,可见设置锚固板后可减小预应力传递长度47.06%;当锚固板的直径达到一定值后,其对轨道板试件预应力传递长度的影响较小;随时间的增加,无锚固板的轨道板试件预应力传递长度呈增大趋势,而设置锚固板的轨道板试件预应力传递长度则相对稳定。     

长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能研究

为了研究长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能,分别研究水分、温度以及酸碱环境等多种因素长期作用下,GFRP筋与钢筋抗拉强度、有效受拉面积以及同混凝土黏结性能方面的变化。基于构件腐蚀后老化GFRP筋、锈蚀钢筋同混凝土协同工作关系发生的变化,通过构造新的几何条件,推导腐蚀GFRP-钢混合配筋混凝土构件正截面抗弯承载力的计算公式,利用推导的公式分析不同GFRP筋老化率及钢筋锈蚀率对构件抗弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP-钢混合配筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,GFRP筋与钢筋在抗拉强度、有效受拉面积以及黏结性能方面都有不同程度的降低;随着GFRP筋材料老化率、钢筋锈蚀率的不断增加,构件抗弯承载力损失率也不断增加,当GFRP筋老化率达到27%时,钢筋锈蚀率达到35%,构件抗弯承载力也相应损失21.46%。     

现浇预应力混凝土连续梁施工及质量控制

结合改建DK4+958.62跨京秦铁路特大桥4#～7#墩的(50+80+50)m三跨预应力混凝土连续箱梁的施工实践,介绍现浇预应力混凝土梁桥的施工的基底处理、支架搭设、钢筋绑扎、预应力混凝土管道与排气孔的埋设、混凝土浇筑养护及预应力钢束的张拉、注浆等施工流程和质量控制.实践证明,该施工工艺和质量控制是成功的.     

铁路先简支后连续梁疲劳性能与抗裂性能试验研究

研究带有湿接缝的先简支后连续梁桥结构的疲劳性能和抗裂性能,对3条模型梁的疲劳试验和抗裂试验进行了研究。介绍了铁路预应力混凝土先简支后连续梁模型梁的设计和试验方法,根据3条模型梁疲劳试验结果,分析了在正常使用状态下结构刚度、各典型截面特别是湿接缝段混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变随疲劳加栽次数的变化规律,指出重复加裁明显降低了梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变增大。根据开裂试验结果,分析了重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性的影响,得出重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响。给出了关于铁路预应力混凝土先简支后连续梁疲劳性能和湿接缝抗裂性的一些结论和建议。     

加蓬国家体育场看台罩棚结构设计

加蓬国家体育场项目看台罩棚结构,分东西两片,呈东低西高、错落有致的结构造型。分别由钢架、环梁、V形柱和螺栓球网架组成,钢拱拱脚及V形柱柱脚落地,与基础相连。其最突出的特点是超大跨度,抗侧力构件少,侧向刚度小,四面开敞,半弧形穹顶造型,是典型的风敏感结构。常见的这类结构一般是采用混合杂交结构,如预应力拉索-钢桁架结构、张弦桁架结构、双向索网结构等,对于抗侧力方面主要是依托于混凝土看台。但本项目为2012年1月非洲足球杯的主场地,施工工期的压力不允许抗侧力由混凝土看台承受,整个罩棚与看台结构脱离,混凝土看台与钢结构罩棚同时施工,形成独立受力体系。通过V形斜柱与基础及上边梁首尾相连形成一个巨大的环形桁架,提高了侧向刚度并解决了整体稳定问题。