刘家峡大桥钢管混凝土桥塔共同工作性能研究

刘家峡大桥首次将钢管混凝土桥塔应用在大跨度悬索桥中,目前国内外对大尺寸钢管混凝土粘结性能的研究较少,受主缆约束,桥塔受力特点类似于下端固结上端铰接的立柱,荷载作用下若钢管与混凝土粘结力超过粘结破坏强度,则两者不能共同受力,现行规范中给出的钢管混凝土承载力计算公式将不再适用。为此,专门针对刘家峡大桥钢管混凝土桥塔能否共同工作的问题进行了研究。研究结果表明,钢管与混凝土之间的粘结问题并不突出,通过设置剪力钉可以大幅度提高两者之间的粘结强度。     

钢管混凝土脱空的探讨

对影响钢管混凝土脱空的钢管混凝土轴压、钢管温度上升、核心混凝土温度下降等3种因素进行分析，根据钢管与核心混凝土间的粘结强度建立了临界条件，数值计算表明3种因素中核心混凝土温度下降虽容易引起钢管混凝土脱空。对钢管混凝土脱空程度进行了分析并提出了防脱空的工程处理措施。     

基于刘家峡钢管混凝土桥塔的推出试验研究

刘家峡悬索大桥是目前国内最大的钢-混结构桥塔。对于这种新型结构而言,钢管和混凝土之间的相互作用效应是其受力复杂性和安全可靠性所在。通过对刘家峡悬索桥钢-混桥塔缩尺模型进行推出试验,得出钢-混界面极限粘结强度与粘结破坏时的滑移距离,进而与ANSYS建立的非线性有限元仿真结果进行对比,证实了采用有限元仿真能够有效模拟钢管混凝土结构。利用该有限元模型研究焊钉对钢-混结构粘结滑移的影响,结果显示:焊钉对钢管与混凝土之间的初始粘结状态影响甚微,但初始粘结破坏后,能显著减小钢管与混凝土之间的滑动距离。这对钢管混凝土工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。     

跨海大桥钢管复合桩基础研究综述

钢管复合桩基础具有超高性能、施工快捷、经济环保等显著优势,已成功应用于台州湾跨海大桥、苏通大桥、港珠澳大桥等超级工程。针对钢管复合桩基础承载性能及钢管与核心混凝土粘结-滑移性能等方面进行归纳总结,可为该领域研究的深入提供参考。基于已有研究成果,提出了钢管复合桩在长期荷载、地震荷载以及海浪冲击荷载作用下的工作性能研究有待深入;钢管桩混凝土粘结-滑移性能在不同混凝土强度、养护、长细比、抗剪键等因素影响的试验结果离散性较大,尚未形成统一认识。     

钢管与核心混凝土之间的粘结单元及其应用

为了研究钢管混凝土拱桥钢管与核心混凝土之间的粘结性能,将双弹簧单元和四边形滑移单元用于模拟钢管与核心混凝土之间的粘结,对两种单元刚度矩阵中各非线性刚度系数的取值进行了讨论,应用两种粘结单元考虑材料非线性编制了有限元计算程序.以茅草街大桥为例用自编程序进行了分析计算,结果表明:在自重和车辆荷载作用下钢管与混凝土之间不会发生脱粘,钢管与核心混凝土之间基本没有相对滑移;在温度影响和收缩徐变作用下如果钢管与混凝土之间发生了脱粘,则在自重和车辆荷载作用下钢管与核心混凝土之间的相对滑移明显增大,整桥刚度降低,钢管最大应力增加,混凝土最大应力减小.     

超大直径自应力钢管混凝土索塔设计与施工关键技术

该文介绍了刘家峡大桥超大直径自应力钢管混凝土索塔设计与施工关键技术。该桥采用了伊斯兰民族建筑风格以体现其地域文化特点。又因其独特的自然人文条件使该桥特色鲜明。尤其是采用了首座自应力钢管混凝土索塔,为目前世界上最大直径的钢管混凝土结构,拓展了钢管混凝土结构适用范围。为此,需利用国内外研究成果对界面粘结强度进行检算,同时采取了剪力钉和自应力混凝土等必要措施,并对钢管混凝土桥塔的抗震性能进行了深入的研究。该桥钢管的制作、安装、大直径自应力钢管混凝土的应用均超出目前应用范围,常规吊装设备已不适宜。通过相关研究确定了合理的制造、组拼和安装工艺,形成了设计与施工的成套技术。     

多孔聚氨酯混凝土与沥青混凝土层间粘结试验分析

为了选择多孔聚氨酯混凝土与沥青混凝土层间粘结材料和用量,对双组份聚氨酯混凝土和沥青混凝土的复合试件进行斜剪试验,在高温、低温、冻融循环下,比较聚氨酯、SBS改性沥青、环氧树脂作为层间粘结材料时层间抗剪强度。结果表明:聚氨酯混凝土与沥青混凝土的层间抗剪强度,小于双层沥青混凝土之间的抗剪强度,在沥青混凝土上铺筑多孔聚氨酯混凝土时必须选择合适的层间粘结材料;中温条件下,环氧树脂的层间粘结效果较好,但高温和低温时,聚氨酯更适合作为聚氨酯混凝土与沥青混凝土的粘结材料;冻融循环降低了聚氨酯混凝土与沥青混凝土的粘结性能,在冻融显著地区,应优先选择SBS改性沥青或聚氨酯结合料作为聚氨酯混凝土与沥青混凝土的层间粘结材料。     

水泥混凝土路面边角快速修复试验研究

文章选用道桥修复材料(超快硬修补水泥),快硬硫铝酸盐水泥及聚醋酸乙烯白乳胶,分析了5种不同配比混凝土的弯拉强度、劈裂强度,及新旧混凝土的粘结弯拉强度、粘结劈裂强度和粘结抗剪强度。研究了旧混凝土界面潮湿状态和界面洁净程度对粘结性能的影响。并结合路用特性,比较不同修复材料的耐磨性。最后,对边角修复材料进行综合比较。     

基于灰熵法的钢管混凝土强度影响因素分析

钢管混凝土的膨胀性是影响混凝土结构力学性能的一个主要因素,在实际工程中往往由于膨胀性不好而导致钢管混凝土发生强度不足、塑性和韧性不良等不同程度的病害。文章基于灰熵分析法,研究了钢管混凝土膨胀性的影响因素,为钢管混凝土的设计提供科学的依据。     

路用钢纤维纳米混凝土粘结性能研究

针对影响路用钢纤维纳米混凝土材料粘结强度的影响因素进行粘结实验分析,以五折线关系为基础,建立了基于钢纤维混凝土特征点的粘结强度计算模型,得到了不同钢纤维体积率的滑移-本构方程。研究结果表明:随着钢纤维掺入量与基体混凝土强度的不断提高,钢纤维纳米混凝土其所产生的粘结强度也会逐渐提高;钢纤维纳米混凝土应力-滑移曲线分为微滑移-滑移-劈裂-下降-残余五个主要阶段,得到初始滑移粘结强度钢纤维影响系数为4.49;相关系数为0.887 8;极限粘结强度下Losberg粘结试验和中心粘结试验的相关系数分别为α=15.709,α=16.528;β=0.145,β=0.168;同时,以五折线关系为基础,利用回归数学分析法,建立不同钢纤维体积率下的滑移-本构方程组,从而更好的解析路用钢纤维纳米混凝土的粘结性能。     

混凝土与FRP层板的粘结研究

纤维增强聚合物(FRP)薄板已经成功地应用到钢筋混凝土结构加固中。FRP层板和混凝土底部的有效粘结是加固的关键。采用试件弯曲试验进行了粘结长度、混凝土强度、粘结层数(刚度)、板宽和表面准备情况对粘结强度的影响。为模拟在一定荷载下的应变分布,采用剪滞模型和剪切试验预测切向刚度。最后,提出了粘结剥离荷载和有效粘结长度的计算式。为防止发生粘结破坏．提出一个FRP最大有效应变的计算式。     

对钢管混凝土主拱肋承载力计算方法的建议

目前国内钢管混凝土拱桥设计、钢管混凝土拱肋承载力的评定,大多采用容许应力法进行强度验算,本文针对运用此方法计算较高的钢管混凝土结构存在的问题,以及结合国内钢管混凝土理论研究作出分析.     

横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴压力学性能

横肋波纹板-方钢管(CPST)约束混凝土柱是由横肋波纹板与四角钢管焊接而成,并在腔内浇注混凝土形成的横肋波纹板约束核心混凝土、方钢管与混凝土共同承担轴向荷载构件。为了研究横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱的轴压性能,开展了3根横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴心受压试验。由于横肋波纹板具有较高的侧向刚度,核心混凝土能够得到较好的约束,但波纹板基本不承担轴向荷载,试件最终的破坏形式依次为方钢管局部屈曲、横肋波纹板向外鼓曲、方钢管内混凝土及核心混凝土均被压碎。在此基础上,利用ABAQUS分析了6类关键参数:混凝土的强度、正方形钢管/横肋波纹板的壁厚和抗压强度、钢管的截面尺寸。研究结果表明:如果提高混凝土强度,则抗压承载力提高,而延性降低;方钢管的厚度增加对柱的承载力和延性均有提升;方钢管的强度变高,承载力也随之提高;如果增加横肋波纹板的厚度,则承载力、延性都提高;横肋波纹板强度的变化对承载力影响不大,对延性有所提升;随着方钢管外截面尺寸变大,承载力呈现出提高的趋势。最后,基于Mander等提出的约束混凝土抗压承载力计算公式,通过引入综合影响变量,提出了计算横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱抗压强度的公式,期望为工程实践提供指引。     

自预应力钢管混凝土受压构件极限承载力的计算

采用在管内核心混凝土中添加膨胀剂使其发生体积膨胀的方法,改善了钢管混凝土特性,提高了钢管混凝土构件的极限承载力。以巫峡长江大桥"化学自预应力钢管砼在桥梁上的应用研究"课题试验成果为基础,针对自预应力钢管混凝土与普通钢管混凝土的区别仅在核心混凝土应力状态不同的特点,建立了混凝土的等效轴心抗压设计强度概念,导出了试件混凝土等效轴心抗压设计强度与膨胀剂掺量(膨胀量)的函数关系,为解决化学自预应力钢管混凝土受压试件极限承载力的计算提供了一种可行和有效的方法,为该种构件的应用和后续研究工作奠定了基础。     

钢纤维混凝土桥面铺装破坏分析及其对策

钢纤维混凝土是一种性能优良且应用广泛的新型复合材料 ,钢纤维混凝土桥面铺装出现早期破坏的主要原因 ,是由于新旧混凝土间的粘结强度与抗剪强度不足造成的。要解决这一问题 ,必须改良钢纤维混凝土在新旧混凝土间的性能 ,使之具有足够的粘结强度和足够的抗剪强度。     

桥面铺装防水材料粘结性能试验研究

通过大量的粘结强度与抗剪切强度室内试验,在温度和混凝土表面处理情况2方面对防水材料粘结性能进行研究,得出粘结强度与抗剪切强度存在良好的相关关系。     

水泥混凝土桥面防水粘结材料性能试验研究

现阶段江苏省高速公路桥面铺装一般为沥青结构,故水泥混凝土桥面与沥青混凝土结构层中间防水粘结层的设置对于水泥混凝土结构和沥青混凝土桥面使用寿命至关重要。该文对三种防水粘结材料的原材料性能进行检验,室内模拟了三者的实际路用性能并进行对比分析,现场检测了防水粘结层的拉拔强度和剪切强度,为合理选择防水粘结材料提供了依据。     

钢管混凝土短柱强度计算新探

以试验为基础的钢管混凝土研究理论，将钢管混凝土采用系数表示的综合强度值进行内力计算，为半理论半经验方法，该文通过对钢管环向紧箍力计算得出径向荷载作截面强度，实现了钢管紧箍作用承载力的单独分离，使钢管混凝土短柱的内力，能够划分成不同材料的强度来计算，并进行内力叠加，这种方法直观，简便，选取材料不同阶段的强度计算，计算结果与理论值相吻合。是钢管混凝土短柱强度计算方法的新探索。     

公路隧道钢管混凝土拱架承载力评价指标及合理选型研究

钢管混凝土具有强度高、塑性韧性好等特点,为促进钢管混凝土结构在隧道工程中的应用,针对当前对钢管混凝土拱架承载力评价指标研究不足以及钢管选型难的问题,通过对50种不同直径、壁厚的钢管混凝土拱架承载力的理论计算与数值模拟对比分析,对公路隧道钢管混凝土拱架承载力评价指标及合理选型进行研究。主要结论如下:1)相比于钢管面积、含钢率、钢管惯性矩,钢管的抗弯截面系数作为综合指标能较好地表征钢管与钢管混凝土拱架承载力之间的关系,建议作为评价钢管混凝土拱架承载力的指标; 2)基于文中的研究依据,拟合钢管抗弯截面系数与钢管混凝土拱架承载力公式,以及钢管混凝土初期支护承载力与钢管混凝土拱架承载力公式; 3)钢管直径比钢管壁厚对钢管混凝土拱架承载力的影响更大,直径大、壁厚小的钢管混凝土拱架不但具有更高的承载力,而且具有更经济的钢材用量; 4)钢管混凝土拱架建议按照增大钢管直径增加钢管壁厚提高核心混凝土强度等级的优先级进行选型设计。     

钢管混凝土桥梁技术控制研究

钢管混凝土(CFST)在国内外桥梁工程中得到较为广泛的应用。钢管具有对核心混凝土的套箍约束作用,使核心混凝土处于三向受压状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力。钢管混凝土除具有强度高、重量轻、延性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能外,还具有省工省料、架设轻便、施工快速等优越的施工性能。文中介绍了钢管混凝土在桥梁中的应用。