中庭大跨钢结构竖向支撑设计与施工技术

在大跨度结构施工过程中,大跨钢梁受力体系通常无法一次成型,在体系未成型前大跨钢结构需承受上部混凝土荷载、行车荷载等,故需要设置临时支撑体系完成受力体系过渡。文章依托深圳市岗厦北综合交通枢纽工程,研究中庭大跨钢结构竖向支撑设计与施工技术,并于支撑上设置伺服系统保证钢梁体系内力补偿及后期同步卸载,以解决大跨钢梁临时支撑支撑位内力不均衡及体系转换同步难的技术难题。     

预弯连续结合梁受力分析与试验研究

对一座钢混凝土连续结合梁分阶段建造的全过程进行受力分析,介绍在施工阶段对关键截面受力状态进行施工监测的方法和结果。受力分析表明,钢梁预弯可以有效的改善连续结合梁中支座截面混凝土桥面板的受力状态,改善其耐久性。施工监测数据证明该法对桥面板混凝土施加了有效的预压应力,数值与设计值吻合良好。     

钢-混凝土叠合板组合桥面的徐变和应力重分布研究

以某特大跨度拱桥的钢-混凝土叠合板组合桥面为工程背景进行有限元分析,探讨了活载和恒载作用下不同龄期混凝土弹性模量的取值;研究了预制板不同加载龄期、混凝土板是否采用叠合板等因素对大跨度钢-混凝土叠合板组合结构徐变的影响,以及钢-混凝土叠合板组合梁截面由于徐变引起的内力重分布效应。研究结果表明:钢-混凝土叠合板组合结构中,由于预制混凝土板和现浇混凝土龄期不同,从而收缩徐变和变形模量不同,在运营过程中,会引起现浇混凝土、预制混凝土板和钢梁三者之间发生应力重分布。与全部一次现浇混凝土组合梁相比,采用叠合板梁可以减少混凝土的收缩徐变。     

多重体系转换对大跨无柱地下空间结构力学行为影响

新建岗厦北综合交通枢纽为地下负3层大跨结构,中庭48 m×52 m范围为无柱区域,在全国尚属首例.该结构建造过程复杂,涉及多重体系转换.采用有限元仿真分析方法,模拟该结构体系转换过程,研究多重体系转换过程对结构力学行为的影响.研究结果表明:多重体系转换过程中,结构荷载主要通过层间结构柱传递,在相邻层间板和梁之间几乎没有再次传递分配;临时支撑卸载是最不利工况,相较于卸载前,负3层结构柱轴力增幅达90％,负1层钢梁和混凝土板受力状态变化也较为显著.不同临时支撑卸载方案对比结果表明,钢梁架设完成后即进行临时支撑卸载为合理时机,可使体系转换过程中结构受力状态变化平缓,且结构最终受力状态较原方案更为合理,尤其可显著降低中庭大跨无柱区域负1层混凝土板拉应力,降幅达14％.本文成果已应用于该工程,实际体系转换过程安全、可靠.     

预制桥面板曲线钢-混凝土结合梁设计关键技术

随着预制装配工业化技术的发展,钢-混凝土结合梁特别是曲线结合梁也开始采用预制桥面板,但是钢梁与预制桥面板的界面结合技术目前研究较少,技术不成熟。结合一50 m曲线结合梁预制桥面板设计与施工的成功案例,总结了曲线预制桥面板钢-混凝土结合梁在临时支撑、界面结合、桥面板模块化、剪力键布置等方面的关键技术,为相关工程的研究与设计提供参考。     

群钉连接装配式组合轨道梁受力特性研究

为促进钢-混凝土组合结构的工业化建造,实现钢构件和混凝土构件的工厂化预制、装配化施工,针对传统剪力钉均匀满铺建立的等效刚度理论不能反映群钉集中布置时组合结构受力特性的问题,以跨座式单轨交通为研究背景,设计制作群钉连接装配式钢-混凝土组合轨道梁,进行装配前的钢梁与装配后的组合梁固有频率、荷载-挠度曲线、截面应变曲线对比分析,研究群钉连接组合梁的受力特征。结果表明:钢梁、组合梁实测竖弯固有频率分别为29.9和32.2 Hz,混凝土板的叠合使组合梁固有频率较钢梁提高8%;组合梁内同一截面高度的钢梁和混凝土板变形不协调,混凝土板应变显著大于钢梁,是钢梁的2.5~2.8倍,不满足平截面假定;组合梁实测等效竖弯刚度随作用荷载变化呈非线性特征,简支边界条件下,实测等效竖弯刚度为理论值的0.9~1.1倍,跨中集中荷载小于500 kN时实测等效竖弯刚度大于理论值,而大于500 kN时实测等效竖弯刚度小于理论值。     

连续钢-混凝土结合梁综合施工技术

介绍北京地铁五号线太平庄-太平庄北区间第十四联连续钢-混凝土结合梁综合施工技术,包括钢梁制作、安装,结合梁顶升、配重预压,现浇钢筋混凝土桥面板分段施工,结合梁落梁就位,预应力张拉等一整套施工技术。     

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。     

矩形钢管混凝土梁受弯性能试验研究

通过8根矩形钢管混凝土梁的试验,研究分析了矩形钢管混凝土梁的受力特点和承载能力,结果表明：矩形钢管混凝土梁具有优良的变形能力、较高的承载力和稳定的后期承载力与变形性能,钢与混凝土得到了充分利用。将矩形钢管混凝土梁的受力性能与钢筋混凝土梁和钢梁的受力性能进行了对比分析,矩形钢管混凝土梁在承载力、变形能力、经济效益等方面较之其他梁有一定的优势。     

新型铁路钢横梁框架墩设计与施工技术研究

新建铁路与既有铁路以小角度交叉时,为减小结构跨度、结构高度、施工高度和运营铁路上方施工作业时间,多采用钢横梁混凝土立柱组合框架墩结构。以连盐线跨越既有陇海铁路为工程实践,分析控制结构设计的各项指标及钢横梁的预拱度设置,介绍钢横梁与混凝土立柱先铰结后刚接的体系转换形式,创新地提出新型临时支撑—钢球铰的理念,阐述墩梁结合处的节点设计与施工关键技术。     

处于上软下硬地层的青岛某地铁车站初支拱盖法施工变形规律及控制

以处于上软下硬地层的青岛地铁某车站修建为背景,采用数值模拟及现场监测相结合的方法,对初支拱盖法施工变形规律及控制进行了研究.结果 表明:拱盖中间导洞的开挖、拱盖施作和临时支撑的拆除,是车站修建中的几个关键工序;拱盖施工阶段,拱脚与拱肩部位受力转换频繁,沉降变形较明显,临时支撑拆除造成拱部围岩二次应力释放,需采用一定支护手段控制沉降;沉降槽最大值随开挖推进不断发生移动,直到中间导洞开挖时沉降最大值逐渐向隧道中心线上移动;适当缩小施工进尺距离与增加支护系统的刚度,对控制车站结构变形速率与变形量具有积极作用.     

不同加载龄期钢-混结合梁斜拉桥梁段受力性能研究

由于现有的对湿接缝的不同龄期、施工顺序、施工工艺在桥梁施工质量中的影响研究多数针对混凝土桥梁,对钢-混凝土结合梁斜拉桥梁段体系还没有开展详细的研究和模拟.在此背景下结合工程实例,运用ANSYS有限元分析软件,对不同龄期的湿接缝在结合梁斜拉桥梁段施工中的影响进行系统的研究和计算分析.研究结果表明:缩短湿接缝养护龄期后,钢梁竖向与顺桥向的位移变形分别增大5％和7％,钢梁上表面压应力少量减小,底面拉应力明显增加11.7％;桥面板竖向与顺桥向位移及应力变化幅度较小;横向湿接缝以及横向湿接缝与桥面板连接处更容易发生应力集中和破坏.本文研究成果可为选择合适的施工加载龄期提供指导与参考.     

全组合连续梁设计关键技术

钢混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂一直是困扰国内外桥梁工程界的问题,虽然可以采取施工措施予以解决,但成桥内力仍取决于施工阶段的控制水平,且技术较为复杂。不同于传统钢混组合连续梁,本文以一联3×30 m钢板组合连续梁为例,根据其正负弯矩区的受力特点,首次提出了全组合连续梁的概念。全组合连续梁由正组合截面和负组合截面通过混合桥面板连接而成,且钢梁受力是连续的。通过结构设计、计算和受力机理分析,提出了适用于多片预制主梁的叠合湿接缝构造等多项设计关键技术,从而为组合连续梁设计提供了一种新方案。     

混凝土板分段浇筑的曲线结合梁施工阶段受力性能研究

为了对钢-混凝土曲线结合梁施工阶段的受力性能进行准确分析,进行了混凝土浇筑过程中简支曲线结合梁的模型试验,采用ANSYS有限元计算软件分析了栓钉连接件时变抗剪强度对模型梁施工阶段受力性能的影响。分析结果表明:从一端向另一端分段浇筑混凝土板时结合梁的应力和变形均比一次性整体浇筑时小,且沿梁轴不对称;自各节段之间的浇筑时间间隔为6h起至7d之内,均应计入钢梁与混凝土板之间的早期组合作用,且需考虑这种组合作用随混凝土龄期而增长的时变特性。在对混凝土板浇筑过程中的结合梁进行受力分析时,必须考虑已浇好硬化的梁段中钢梁与混凝土板结合面上的相对滑移,否则会使计算结果偏于不安全,出现工程安全隐患。     

高速铁路5×50m钢箱-混凝土连续结合梁设计研究

连续结合梁作为将钢与混凝土相组合共同参与工作的体系,受力十分复杂,应用中要确保结构具有良好的静力、动力性能。以某高速铁路5×50 m钢箱-混凝土连续结合梁为工程背景,介绍设计时对负弯矩区处理、桥面板预应力施加、混凝土徐变和活载效应、动力性能等重点问题的计算和分析,研究表明,通过调整施工顺序、采用合理的徐变及活载计算方法、底板铺设混凝土等措施,可使结构各项指标满足要求。     

考虑钢-混凝土滑移效应的下承式钢桁结合梁受力特性研究

对下承式64 m双线钢桁结合梁,考虑钢梁与混凝土板之间的滑移,采用空间梁、板壳单元建立有限元计算模型,钢梁与混凝土板间的连接根据剪力钉刚度,采用弹性连接模拟,通过二期恒载、混凝土桥面板收缩徐变工况的计算分析,研究下承式钢桁结合梁受力特性。计算结果表明,下承式钢桁结合梁中由于混凝土板与主桁下弦杆共同作用承受纵向拉力,钢梁与混凝土板之间的滑移对桥梁结构内力影响较大,设计计算时不适合采用钢梁与混凝土板刚接或换算截面法,建议根据剪力钉刚度钢梁与混凝土板之间采用弹性连接模拟,不同荷载工况可按结构受力对剪力钉刚度进行适当调整。     

大断面平顶直墙地铁风道二衬施工受力转换技术

大断面双层双跨平顶直墙暗挖地铁风道施工时具有开挖跨度相对较大、临时支护体系繁多、二次结构受力转换复杂的特点,针对某地铁车站风道双层段的工程实践,分析大断面平顶直墙结构施工时的关键技术环节,如中洞法开挖、受力转换、分块模筑等.结果表明,关键工序合理,切实可行,施工过程中通过受力转换确保了原初期支护结构的稳定和安全,施工过程中严格监测控制,使风道二次衬砌质量得到保证,加快了衬砌施工进度,对整个风道工期控制起到了积极作用.     

连续箱梁桥同步顶升时的横向位移差分析

针对连续箱梁桥整体顶升时的结构横向位移差问题,展开安全性分析。分析梁体在顶升和落梁时的受力特点,指出箱梁同步顶升时的横向位移差会对结构产生二次破坏。进而以K0+400硕放互通D匝道桥桥梁整体顶升工程为例,基于ANSYS有限元模型对该桥右幅第二联预应力混凝土连续梁桥进行应力和位移分析。研究结果表明:桥梁顶升施工的横向位移差会使结构受力状态发生改变,各跨应力、位移和支座反力均会有不同程度的变化;为保证结构安全性,应将横向位移差控制在5 mm以内。     

武汉轨道交通40 m简支钢-混结合梁设计

钢-混凝土结合梁桥具有刚度大、噪声小、建筑高度低等优点.武汉轨道交通40 m简支钢-混结合梁上跨既有京广铁路,与地面高差较大,采用分段吊装和拖拉就位相结合的方法架设钢梁.本文比较了三种施工方案,分析了不同施工方案对钢梁的应力的影响;并采用改变混凝土收缩徐变系数的方法,来分析收缩徐变对结合梁应力重分布的影响,即混凝土桥面板对主梁应力的贡献.     

大跨度钢混组合框架墩设计与施工关键技术

铁路桥梁小角度跨越运营线路时,大跨度钢混组合框架墩因在经济、工期和施工上的优势而得到应用。结合京津城际铁路与京沪高速铁路下行联络线特大桥跨越京津城际铁路工程实例,论述钢横梁与混凝土立柱节点设计、荷载组合与结构计算结果、框架墩横梁变形对上部T梁的影响和框架墩结构设计引入景观设计的理念;分析钢横梁与墩柱的连接体系转换和框架墩柱顶临时支座的施工关键技术。