高铁大跨度混合梁斜拉桥钢-混结合段受力特性分析

为研究高速铁路大跨度混合梁斜拉桥钢-混结合段受力与传力特性,以主跨672 m的安九铁路鳊鱼洲长江大桥为背景,采用ANSYS软件建立主梁钢-混结合段有限元模型,分析其在最不利工况下的受力特点及变形特性,以及钢-混结合段长度对其受力性能的影响规律。结果表明:在最不利负弯矩工况作用下,边箱顶板与承压板焊接处存在应力集中及一定的局部拉应力;钢-混结合段混凝土在预应力作用下基本处于全截面受压状态;钢-混结合段内剪力钉和PBL剪力键受力并不均匀;钢-混结合段承压板直接向混凝土梁体传递约47.3%的轴力,是钢-混结合段传力的主要构件;钢-混结合段竖向位移及转角变化平缓,无明显的突变现象;钢-混结合段长度在1.50~3.50 m范围内时受力、传力差异并不显著。     

铁路斜拉桥钢混结合段传力途径分析与研究

铁路上采用混合梁斜拉桥具有一定的优势。由于钢-混结合段构造复杂、传力途径类型多样,依托甬江特大桥,采用有限元分析方法,研究钢-混结合段各板件的传力机理,得出钢-混结合段不同位置各板件分担的内力比例,表明通过钢箱过渡段、钢-混结合段、混凝土过渡段,实现了内力均匀传递。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能研究

为了解混合梁斜拉桥钢—混结合段受力及传力规律,指导钢—混结合段的设计,以某主跨580m的混合梁斜拉桥为背景,采用有限元软件建立钢—混结合段整体模型,并对比缩尺模型试验结果,建立局部剪力钉推出模型,分析剪力钉传力规律。结果表明:钢—混结合段截面混凝土竖向应力分布不均匀,大小呈凹曲线分布;纵向应力由结合段截面向混凝土段递减。竖向上各剪力钉剪力呈马鞍形分布,上、下剪力钉剪力高于中间剪力钉;横向上内侧剪力钉剪力大于外侧剪力钉;荷载越大,剪力钉竖向受力越均匀,剪力钉刚度越大,各剪力钉的受力越不均匀。     

铁路箱形混合梁斜拉桥钢-混结合段有限元分析

为研究铁路钢箱混合梁斜拉桥钢-混结合段的受力特征及传力机理,以宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为背景,采用ANSYS有限元软件建立该桥钢-混结合段的三维有限元模型,分析钢-混结合段中钢壳体和混凝土的受力及轴力分配比例。结果表明:在计算荷载作用下,结构纵向受力板件均处于受压状态,应力水平较低;除承压板处发生突变外,其他部位变化平缓;混凝土各截面应力水平较低,截面发生一定的面外变形;承压板传力作用较大,结合段54%的轴力通过其传递,其余轴力通过PBL键和剪力钉传递;剪力键轴力传递比例呈两头大、中间小的马鞍形分布。     

红水河特大桥主梁钢-混结合段传力机理分析

贵州红水河特大桥主桥为主跨508m的混合梁斜拉桥,主梁钢-混结合段采用承压传剪式,其连接断面小,受力复杂。为验证红水河特大桥钢-混结合段的构造设计,在分析和明确其传力层次与传力路径的基础上,采用ANSYS有限元软件建立钢-混结合段的混合单元模型,分析了恒载及1.6倍超载工况下钢-混结合段的受力情况。结果表明:在1.6倍超载工况下,连接件的抗剪安全系数为1.2,满足设计要求;;主要传力单元承担的轴力比例相近,受力均衡,传力构造设计合理;钢梁埋入段与混凝土的界面接触粘结效应对内力的传递有较大贡献,在设计中可考虑其作用。     

斜拉桥主梁钢-混结合段技术性能提升关键技术

为提升大跨径混合梁斜拉桥主梁钢-混凝土结合段的传力能力、抗疲劳性能和耐久性等综合技术性能,优选钢-混结合段的连接形式,提出改进钢-混结合段技术性能的路线。对比分析4种钢-混结合段连接形式,推荐采用"承压+传剪"复合传力的部分连接填充混凝土形式。针对早期部分连接填充混凝土形式的不足,提出从传力模式和构造方案、填充材料、施工工艺等方面进行改进的技术路线。在此基础上以某主跨820m的混合梁斜拉桥为背景,研究提升钢-混结合段技术性能的关键技术。结果表明:"承压+传剪"复合传力模式、"大尺寸钢格室+PBL剪力键+后承压板"构造方案、填充RPC高性能混凝土、短线法节段预制拼装施工工艺等技术措施,是提升混合梁斜拉桥主梁钢-混结合段综合技术性能的有效途径。     

独塔混合梁斜拉桥阻尼器参数敏感性分析

为研究阻尼器参数对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移和关键截面内力的影响规律,获得最优阻尼参数组合及其减震效果,以某主跨260m的铁路独塔混合梁斜拉桥为工程背景,对阻尼器力学参数进行研究。采用MIDAS Civil软件建立全桥结构地震响应模型,在塔梁交接处设置2个粘滞阻尼器,考虑桩-土相互作用,选择合适的地震时程函数,进行了阻尼器参数敏感性分析。结果显示:阻尼指数α和阻尼系数C对独塔混合梁斜拉桥关键节点位移、关键截面内力的影响呈相反趋势;该桥最佳阻尼器参数组合为α=0.3和C=4 000kN/(m/s)α;设置粘滞阻尼器后,桥塔塔顶位移、钢-混结合部位移和主梁梁端位移分别减小了69.8%、72%和72.9%,桥塔塔底截面弯矩减小了16.34%。     

二七长江大桥主跨斜拉桥钢主梁设计

以二七长江大桥主桥为例,对其斜拉桥钢主梁设计进行了简要阐述,结合桥梁实际情况,从满足结构受力、方便施工制造及经济合理等方面,对主梁横截面形式、混合梁方案、钢-混结合段、中塔处塔-梁间约束固定等设计进行了比选研究。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段受力性能的有限元分析

为研究混合梁斜拉桥钢-混结合段的传力机理和受力性能,以某混合梁斜拉桥为工程背景,采用通用有限元软件Ansys建立了该桥钢-混结合段的仿真模型,分析了钢-混结合段内各构件的受力情况。结果表明:在设计荷载作用下,钢-混结合段内各构件应力水平较低,沿纵桥向变化平顺,能有效传递内力,满足结构整体受力性能的要求,且具有较大的安全储备;钢箱梁底板折角与横隔板交接处、加劲T肋尾端及靠近承压板预应力锚固区的混凝土等区域应力变化较大,且存在应力集中现象;抗剪连接件受力不均匀,距承压板最远的剪力钉所受剪力为其他部位剪力钉的2～7倍,距承压板最远的PBL剪力键所受剪力为其他部位PBL剪力键的2～6倍;PBL剪力键所受剪力比剪力钉大,但均远低于其抗剪承载力。     

襄阳内环线跨襄阳北铁路编组站大桥总体设计

襄阳内环线跨襄阳北铁路编组站大桥跨越汉丹、焦柳客车线及其他站线等32股铁路,为适应建设条件,该桥创新地采用部分转体+部分悬拼的施工方案。综合考虑转体施工难度及桥梁结构受力性能,采用跨径布置为(200+294) m、(226+200) m的双独塔双索面斜拉桥方案。大桥墩、塔、梁固结,主梁采用钢-混混合梁,跨铁路部分主梁为钢-混组合梁,其余部分为混凝土梁,标准段主梁宽37.5 m,中心梁高3.53 m,主跨钢梁采用免涂装耐候钢。钢-混结合段位于主跨距桥塔7 m处,过渡段采用钢梁埋入混凝土边主梁的方式进行结合,埋入长度2.6 m。斜拉索为平行双索面布置。桥塔为门形塔,塔高分别为117 m和105 m,采用整体式承台及钻孔桩基础。跨正线铁路部分采用由中心球铰+滚轮车构成的多支撑点受力体系进行转体施工,主跨其余部分采用节段悬拼施工,边跨其余部分混凝土梁采用支架现浇施工。     

九江长江公路大桥宽幅主梁结合段剪力滞效应分析

九江长江公路大桥主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥。该桥主梁宽高比大,钢-混结合段构造和受力复杂,剪力滞效应显著。为研究钢-混结合段剪力滞效应分布对主梁受力及结构布置的影响,选取含结合段的主梁节段建立模型,采用有限元法分析结合段钢梁及混凝土梁关键截面顶、底板在设计控制工况内力作用下的应力和剪力滞系数分布。分析结果表明:结合段混凝土梁存在较强的剪力滞效应,底板靠斜底板处剪力滞系数最大,达到1.5,在未考虑纵向预应力作用的情况下,混凝土梁底板存在较强的顺桥向拉应力,建议根据剪力滞系数分布加强纵向预应力布置。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能模型试验研究

钢-混组合梁与混凝土梁结合段受力复杂,为指导该类钢-混结合段设计,以某混合梁斜拉桥为背景(钢-混结合段为有格室后承压板结构形式),制作大比例钢-混结合段模型,考虑混凝土的徐变效应,进行静载试验,分析9个工况下模型的应力分布情况,并结合试验结果和理论分析研究结合段传力特性。结果表明:在各工况下,全部钢构件和混凝土均受压,混凝土徐变效应引起结构应力普遍增大,其对钢构件应力影响程度较混凝土大;在最不利工况下试验模型各部位均处于弹性阶段,钢梁和混凝土所受荷载与应变呈现出良好的线性关系;承压板承担了由跨中组合梁传递至钢-混结合段荷载的55%～60%,组合梁桥面板可成为减小承压板荷载的有效途径。     

独塔混合梁大跨斜拉桥钢—混结合段的受力分析

以聊城中华路大桥为例，采用midas总体计算和ANSYS细部分析的有限元联合分析方法对独塔混合梁斜拉桥的钢—UHPC结合段的受力开展了研究。首先采用midas civil分析软件建立全桥的总体杆系模型，以获得钢—混结合段控制截面在各种不利工况下的内力；然后在ANSYS中建立了结合段板壳—实体有限元精细化模型，将提取的内力施加于局部模型，计算得到钢—混结合段细部应力。通过受力分析发现，独塔斜拉桥采用钢—混结合段后，充分发挥了混凝土抗压和钢结构抗拉的材料优点，构造受力合理，实现了材料和结构刚度的平顺过渡，是一种合理的方案选择。通过细部应力分析发现，在钢格室与承压板连接处以及顶底板折角、腹板折角与填充混凝土的接触面处，易产生较大的应力集中，应对这些部位进行局部加劲或采用平滑倒角的方式加以避免。对结合段中腹板的厚度与承压板厚度的参数敏感性分析结果表明，增加中腹板厚度可适当降低中腹板的应力，但不能降低其他钢结构的高应力水平；而增加承压板的厚度可以显著降低钢结构的高应力水平。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段设计关键技术

宜宾南溪（仙源）长江大桥主桥采用主跨572 m非对称混合梁斜拉桥。主跨及北岸边跨采用混合梁,南岸边跨采用混凝土主梁,南岸边跨与主跨间设置钢混结合段。该文针对钢-混结合段的位置、关键构造开展多方案研究,优先采用梁肋全截面连接承压传剪式过渡构造。并通过钢-混结合段现场静力模型试验、破环模型试验及浇筑试验验证结构合理性和施工的可实施性。现场模型试验及结构分析的对比研究表明：宜宾南溪（仙源）长江大桥钢-混过渡段的结构构造设计合理,刚度平顺、受力安全可靠、施工可行,可为同类桥梁建设提供有益借鉴与指导。     

铁路斜拉桥钢-混结合段脱空影响分析

为研究铁路斜拉桥钢-混结合段脱空对结构的影响,以甬江左线特大桥主桥——铁路钢-混混合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立该桥1/2钢-混结合段模型,利用有限单元生死关系杀死钢板底层混凝土单元,模拟脱空破坏,计算在施工阶段或运营初期、长期运营阶段脱空前后结合段结构的应力和位移。结果表明:在施工阶段或运营初期,脱空后局部应力及变形变化明显,局部脱空区域钢板与混凝土之间的隆起距离相对较大,整体应力水平无明显变化,结构安全;在长期运营阶段,脱空后局部主拉应力水平有所增大,整体应力分布规律一致,竖向位移受脱空影响相对较大,钢板与混凝土之间的隆起距离比较小,结构安全。     

钢格室顶板对斜拉桥结合段受力性能的影响研究

为便于钢-混结合段钢格室内浇筑混凝土,同时保证结构的安全性,研究去除钢格室顶板对混合梁斜拉桥钢-混结合段受力性能的影响。以主跨为530m的银洲湖大桥为背景,设计并制作了有钢格室顶板及去除钢格室顶板的钢-混结合段局部钢格室模型,进行轴向加载试验,分析钢格室破坏形态、界面滑移及应力传递规律。结果表明:2种钢格室模型均整体处于偏压受力状态,破坏时偏压侧混凝土出现压溃现象,受拉侧混凝土出现水平裂缝;去除钢格室顶板使结构的极限承载力降低约10%,但仍满足设计要求且有较大富余,结构刚度及整体受力状态没有发生明显变化;去除钢格室顶板的钢-混结合段设计方案具有足够的安全性及可靠性。     

兰州西固黄河大桥成桥及施工节段受力特性分析

为研究大跨钢-混结合梁斜拉桥内力状态规律,保证强度安全,成桥及施工节段受力特性分析是必要的。该文以西固黄河大桥为工程背景,建立大跨钢-混结合梁斜拉桥有限元模型,采用零位移法确定合理的成桥状态,并针对施工阶段主梁拼装、斜拉索张拉、桥面板安装、湿接缝浇筑、二期恒载施工过程、收缩徐变中桥梁的应力分布情况进行了分析,有关结论可为西固黄河大桥以及同类桥梁成桥及施工节段受力特性研究提供借鉴。     

赣州飞龙岛大桥斜拉桥设计

赣州飞龙岛大桥为独塔双索面混合梁斜拉桥,主跨150 m,主梁采用钢-混凝土混合梁,主塔采用A字弓形曲线塔,造型优美。重点介绍该斜拉桥结构设计。     

某双套拱塔斜拉桥钢-混组合段局部受力分析

为了解双套拱塔斜拉桥钢-混结合段受力性能,并通过对受力性能分析得出结论,以此为该类桥梁提供一定的理论依据和技术支持。以某双套拱塔斜拉桥工程为背景,合理选取钢-混结合段,并通过大型的通用有限元分析软件ANSYS对该结合段进行施工过程的模拟,分析总结出该钢-混结合段的应力特点、变化规律以及内部各构件的传力途径。分析结果表明:该双套拱塔斜拉桥钢-混结合段的力学性能基本满足相关规范的要求,其中钢结构部分应力全部小于200 MPa;混凝土结构部分仅在其顶部与锚头结合的部位出现较大的拉应力,需要在施工过程中采取必要的加固措施;钢-混结合段剪力钉最大受力为73 k N,满足相关规范基本要求。     

渭河大桥钢-混结合段设计

为减轻自重,增大桥梁跨越能力,渭河大桥主桥第一联采用钢-混混合连续梁桥方案。第一联90m边跨为钢-混混合梁,其中混凝土段长36m,钢-混结合段长2.5m,钢箱梁段长51.18m。采用ANSYS 10.0建立钢-混结合段模型,进行受力性能分析。分析结果表明:全桥及钢-混结合段的破坏荷载较高,结合段的安全储备很大;钢-混结合段在最不利荷载作用下应力均较小,材料在弹性范围内;通过钢-混结合段的设计,能保证结构刚度的平稳过渡和内力平顺传递。