装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布研究

为科学合理地评价装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布规律,选取相同桥面宽度、不同跨径、不同主梁数及不同主梁高度的6种钢-混组合梁桥为研究对象,分别采用杠杆原理法、刚性横梁法、修正的刚性横梁法、铰接梁法、刚接梁法、G-M法以及有限元法对其荷载横向分布系数进行了计算分析,并进一步通过数值回归方法拟合出适用于此类型桥梁荷载横向分布系数的计算公式。结果表明:杠杆原理法、刚性横梁法与有限元法的计算误差约为30%,误差较大,不适用于装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布系数计算;铰接梁法和刚接梁法不适用于换算截面抗扭刚度比抗弯刚度小太多的组合梁桥的荷载横向分布系数计算;采用杠杆原理法和刚性横梁法计算时,由于不涉及主梁截面特性的影响,所以,计算得到的横向分布系数仅与主梁数和主梁间距有关,而与桥梁跨径、主梁高度无关;当宽跨比、桥面宽度和主梁间距的比值不同时,刚接梁法、G-M法和修正的刚性横梁法应按不同适用条件去考虑其横向分布系数计算;主梁数量的变化对荷载横向分布系数计算值的影响大于跨径对其的影响(相差67%);拟合的横向分布计算公式与有限元计算值吻合良好,计算误差均在15%以内。     

横向联结系对中小跨径钢板组合梁桥静力性能影响研究

结合常用中小跨径钢板组合梁的构造，利用有限元软件计算分析横向联结系的数量、截面形式对钢板组合梁桥受力性能的影响。计算结果表明：对于跨中截面，跨间小横梁数量越多，则混凝土板顶面纵桥向压应力越大、底面纵桥向压应力越小、混凝土板顶面横桥向拉应力越小、底面横桥向拉应力越大；而跨间小横梁数量对中支点处混凝土板和所有钢梁的受力性能几乎无影响。跨间布置奇数道小横梁比布置偶数道小横梁对结构受力更有利，建议中小跨径钢板组合梁跨间布置不少于3道小横梁；小横梁数量对主梁挠度影响较小，其影响程度远远小于混凝土板厚度改变对主梁挠度的影响。     

中小跨径钢混组合梁桥设计标准化关键参数研究

基于江苏省公路中小跨径桥梁的特点,以双向六车道30 m跨径的钢混组合结构桥梁为研究背景,对钢混组合板梁桥的设计标准化关键参数进行分析。针对不同关键构造参数与尺寸的桥型建立有限元模型,以横向分布系数、桥面板横向承载力和钢主梁应力作为参数分析对比标准,研究其合理截面与合理构造。数值仿真结果表明:横向分布系数主要受主梁间距与悬臂长度影响,桥面板横向承载力主要受桥面板厚度、主梁间距、主梁高度影响,钢主梁应力主要受主梁间距、主梁高度影响。综合以上参数分析结果,桥面板厚度取0.25 m,主梁间距取3 m,悬臂长度取2.0 m,横梁间距取5 m,主梁高度1.65 m时为最优方案。     

少横向联系钢板组合宽梁桥的荷载横向分布研究

目前,钢板组合宽梁桥中的横向联系布置数量趋于减少,为研究此种情形下宽桥的应力特别是荷载横向分布情况、并对比各荷载横向分布系数计算方法的适用性,以一座30 m简支钢板组合宽梁桥为背景,采用有限元法和国内外几种计算方法对其荷载横向分布系数进行计算,并选取桥面板厚度和钢横撑尺寸为参数进行对比分析。结果表明：中梁与边梁的荷载横向分布系数接近;相对于跨中不设横向联系,增设一道横向联系会略微增大边梁,减小中梁的荷载横向分布系数;桥面板厚度的影响很小;钢横撑的刚度并非越大越好,需根据实际情况选择;刚接梁法和AASHTO LRFD规范给出的计算方法较为可靠。     

多梁式工字钢-混凝土组合梁设计要点分析

本文以40m跨径的多梁式工字钢-混凝土组合梁为研究对象,利用ANSYS通用有限元软件建立三维数值分析模型。分析焊钉的集束式布置与均布式布置、组合梁的滑移效应及跨间横梁的设置情况等条件对结构横向分布系数、剪力滞效应、桥面板横向弯曲及成桥过程稳定等方面的影响。总结并提出建议,以期为类似结构的设计提供参考。     

大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁力学特性研究

为明确在多种不利荷载组合作用下大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁的受力规律,以某桥跨布置为(40+175+410+175+40)m的双塔钢-混组合梁斜拉桥为背景进行研究。采用ANSYS建立该桥混合单元空间有限元计算模型,分析自重及斜拉索索力、车辆轮载、桥面板预应力、混凝土收缩和徐变效应、温度效应等荷载及组合作用下中跨跨中段主梁的结构响应。结果表明:对于双索面钢-混组合梁斜拉桥,局部轮载作用下桥面板呈现出明显的局部受力特性,桥面板"第二体系"拉应力可能会大于"第一体系"压应力,中跨跨中区域及边跨尾索区桥面板应配置纵向预应力;桥面板混凝土的收缩和徐变效应、温度效应的叠加是桥面板出现顺桥向裂缝的根本原因,设计时应全桥配置桥面板横向预应力。     

多梁式工形截面钢混组合梁桥荷载横向分布的参数分析

针对多梁式工形截面钢混组合梁桥,通过有限元分析,采用单一变量的研究方法,研究桥梁跨径、桥梁宽度、跨径布置、中横梁设置、端横梁设置等参数对多梁式工形截面钢混组合梁桥横向受力分布的影响。结果表明:(1)跨径30～40 m,桥梁跨度和宽度对横向分布的影响均很小;(2)简支梁与连续梁的横向分布差别较小,以简支梁为基础得到的规律推广至连续梁是偏于安全的;(3)柔性中横梁和柔性端横梁对于协调各片主梁受力的作用均很小,而刚性端横梁的作用较为明显。     

大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究

介绍某大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验内容和方法,运用梁格法建立该桥有限元模型,对比分析各主梁挠度横向分布系数实测值和计算值,并归纳不同横隔板数量对大宽跨比T梁横向分布系数的影响。试验结果表明:各主梁横向分布系数计算值曲线和实测值曲线吻合较好。研究结果可为同类桥梁设计和试验提供参考。     

钢-混凝土组合梁加宽旧桥的实测与理论分析

为研究采用钢-混凝土组合梁加宽后的重庆牛儿河桥的工作性能及其跨中横向分布系数的计算方法,对其进行现场实测,并建立三维弹性有限元模型模拟实桥.研究结果表明:组合梁能够与旧桥共同工作,组合梁加宽旧桥整体性良好;采用刚性横梁法计算旧桥加宽后的跨中横向分布系数,计算结果与实测结果、有限元结果吻合良好.采用有限元方法对钢-混凝土组合梁与旧桥之间的跨中横梁数量进行参数分析,结果表明跨中横梁对跨中横向分布系数的影响可忽略.     

双工字钢组合梁桥偏载扭转效应分析及计算

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响，并能准确计算其扭转应力，以淮河特大桥引桥为背景，进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型，结合有限元计算结果，理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和弯曲正应力；研究桥梁跨径、钢主梁高度、桥面板厚度、横梁间距、钢主梁间距等参数对钢主梁扭转效应的影响；提出采用修正系数计算偏载系数及考虑弯扭耦合效应的钢主梁扭转应力简化计算方法，并与有限元结果进行对比。结果表明：偏载作用下钢主梁的纵向正应力大于均布荷载作用，最大超过20 MPa,偏载作用下的扭转效应不能忽略；钢主梁间距对钢主梁翘曲效应影响较大，其余参数影响较小；提出的钢主梁扭转应力简化计算方法与有限元法计算结果偏差较小。     

简支钢板组合梁桥动力冲击系数研究

为研究简支钢板组合梁桥动力冲击系数，根据我国钢板组合梁桥实际应用情况，设计了150座不同参数组合的简支钢板组合梁桥，结合中国规范五轴车辆模型，建立车辆—桥梁耦合动力分析系统，通过数值模拟对冲击系数进行求解，分析不同参数对冲击系数的影响规律，最后提出基于跨径的冲击系数计算表达式，并与境内外规范进行对比分析。结果表明：简支钢板组合梁桥跨径、主梁数量、斜交角、车道数量、车辆车速均对冲击系数具有显著的影响，在60 m以下范围内冲击系数随跨径增大逐渐增大，超过60 m时，随跨径增大，冲击系数逐渐减小；主梁数量越多，冲击系数越小；斜交角超过45°时，应关注扭转导致的冲击系数放大作用；车道数量对冲击系数影响较小，冲击系数随车速的增加线性增长。可见，本研究计算的钢板组合梁桥冲击系数取值及其随跨径的变化规律与境内外规范相比存在明显差异，我国规范规定的冲击系数取值在40 m以下跨径中偏保守，当跨径超过40 m时，取值偏不利。研究结果可为简支钢板组合梁桥冲击系数取值提供参考。     

60 m钢板组合梁桥钢梁施工稳定性分析

钢板组合连续梁桥因自重轻、截面较薄，在施工过程中受外荷载影响存在整体失稳和局部屈曲风险，影响桥梁施工安全。以交通部钢板组合梁桥60 m跨径进行参数分析，研究其施工阶段整体及局部稳定性。同时，对比分析了不同跨径、高跨比和横梁间距下稳定性变化规律。结果表明：（1）随着节段跨径增大，钢梁稳定系数下降，跨径每增大5 m，稳定性降低40%左右，40 m跨径时处于规范限值临界状态；（2）相同跨径下，钢梁稳定性随着梁高增大而减小，梁高超过3.5 m时，40 m跨径单梁稳定系数低于规范临界限值，结构稳定性较差；（3）横梁间距超过10 m时，缩短横梁间距可以提高结构稳定性，间距小于10 m时改变横梁间距对结构稳定性提升不大。     

新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算

对新型GFRP组合梁桥,可借助荷载横向分布的概念把空间问题近似转化为平面问题来计算。对此类桥梁荷载横向分布系数进行理论分析。结合理论推导与有限元计算成果,探讨由拉挤成型GFRP组合桥面板与工字形钢纵梁组合而成的新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算公式,从而解决此类桥梁的横向内力分配问题。     

常规跨径钢板组合梁桥中欧规范汽车荷载效应对比研究

钢板组合梁可充分发挥钢材和混凝土的材料优势,为给我国桥梁设计人员设计海外钢板组合梁桥提供建议,对《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)及欧洲桥规(Eurocode—Basic of Structural Design、Eurocode 1:Actions on Structures—Part 2:Traffic Loads on Bridges)中常规跨径钢板组合梁汽车荷载效应进行对比。分析了中欧桥梁设计规范中汽车荷载模式、横向多车道折减效应、冲击系数、荷载组合等规定的异同,采用2种规范计算常规跨径钢板组合梁在汽车荷载及基本组合、频遇组合作用下的主梁弯矩。结果表明：欧洲桥规规定4种汽车荷载模式,已考虑冲击系数和横向车道折减,中国桥规规定了车道荷载和车辆荷载2种汽车荷载,计算汽车荷载效应后期需考虑冲击系数和横向车道折减;2种规范极限状态和设计状况规定一致,区别在于作用分项系数和可变作用组合系数取值;多片主梁钢板组合梁的边梁弯矩最大,单独考虑汽车荷载时,欧洲桥规计算的主梁最大弯矩比中国桥规大35%～36%;在考虑荷载组合时,欧洲桥规主梁最大弯矩计算结果在基本组合作用下比中国桥...     

有限元法计算简支T梁桥主梁横向分布系数

以简支T梁桥为例,采用有限元软件Midas Civil建立该桥有限元模型,分别提取各主梁不同截面的挠度、弯矩、支反力,绘制各主梁截面横向分布影响线;将汽车荷载作用于横向分布影响线最不利位置计算主梁横向分布系数,并与传统方法计算的主梁横向分布系数结果进行对比分析。分析结果表明,有限元法可准确计算桥梁横向分布系数,计算不同截面横向分布系数时需选择合理的主梁效应。     

中小跨径桥梁上部结构最优设计方案研究

选取《桥梁设计通用图》的中小跨径桥梁,采用桥梁博士V3.2软件,分析同跨径同截面型式不同桥宽、同跨径同桥宽不同截面型式桥梁的主梁最不利荷载横向分布系数,并计算全桥的经济指标,寻找中小跨径桥梁上部结构的最优设计方案。结果表明:同跨径同截面型式不同桥宽的梁桥,跨径大于20 m、桥宽12.75 m的T型截面梁桥为最优设计方案;跨径为20 m,桥宽12 m的箱型截面梁桥和桥宽13.5 m的空心板梁桥为最优设计方案;同跨径同桥宽不同截面型式的梁桥,跨径大于20 m时,箱型截面为最优设计方案;跨径等于20 m梁桥,空心板梁桥是最优设计方案;跨径小于20 m空心板梁桥,单片主梁宽度越大,技术经济指标越优。     

墩梁半刚性连接的钢-混组合梁整体桥设计

湖州北刘屋桥为墩梁半刚性连接的钢-混组合梁整体桥,桥长38.2m,桥宽12.14m,跨径布置为(0.5+12+0.6+12+0.6+12+0.5)m。该桥主梁采用耐候工字钢和现浇混凝土桥面板组成的钢-混组合梁;在主梁与盖梁之间设置橡胶衬垫以适应主梁的弯曲变形;在盖梁中设置外包橡胶套的钢棒,并与端横梁现浇成整体,形成墩梁半刚接并取消墩上支座;采用整体式桥台去除伸缩缝,实现全桥无伸缩缝和支座。采用MIDAS Civil软件建立该桥有限元模型,分析其受力性能,结果表明:恒载作用下,采用整体式桥台,能更有效地发挥混凝土桥面板和钢梁各自的材料性能;桥墩位置无论采用墩梁铰接还是墩梁半刚接,均不影响整体桥主梁应力分布;温度荷载作用下,墩梁半刚接整体桥与墩梁铰接整体桥在墩顶位置处的应力分布有所不同。     

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明：非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。     

钢混组合板梁桥主梁荷载横向分布系数研究

钢混组合板梁桥以其自重轻、材料利用率高、施工速度快、环境污染小、刚度大等优点在桥梁建设中应用日益广泛,其横向分布计算也变得愈加重要。为了精确计算钢混组合板梁桥的横向分布系数,以无锡过江通道北引桥钢混组合板梁桥为研究对象,在对比偏心压力法、铰接板法、刚接梁法、美国规范AASHTO LRFD法等理论基础上,计算该类桥梁的横向分布系数,给出不同计算理论的计算误差及成因。分析研究了桥面板厚度、主梁间距、主梁高度、内横梁数量等参数对荷载横向分布影响线的影响规律。同时通过对有限元计算与理论计算结果进行对比和分析,验证了采用的横向分布计算理论和结果的正确性,对工程设计实践具有一定的参考价值。     

柳州市凤凰岭大桥主桥设计与施工

柳州市凤凰岭大桥主桥采用六跨连续组合钢箱梁,跨径布置为(96+124+3×130+90)m,为目前国内最大跨径组合结构钢箱梁。采用公轨合建的形式,桥梁造型为风雨桥设计形式,主梁为带外加劲的双箱槽形钢梁组合梁,两箱梁之间通过中横梁连接。桥面板采用钢筋混凝土结构,挑臂现浇,其余区域采用预制结构,钢梁与桥面板之间通过剪力钉连接,全桥设置体外预应力。该桥采用连续步履式顶推法施工,跨间不设临时墩,最大顶推悬臂长度130 m,为国内顶推施工之最。顶推到位后,铺设预制桥面板,并浇筑湿接缝,最后进行桥上建筑施工。