扬州万福快速路钢-混凝土组合结构桥梁设计与研究

钢-混凝土组合结构是城市高架桥梁结构的重要形式,以扬州万福快速路钢-混凝土组合梁为背景,介绍了采用组合结构桥面板的组合梁在组合桥面板、剪力钉、桥面板钢筋等方面设计及研究的相关成果,为类似项目的建设提供了较好的借鉴。     

正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的压弯性能

针对传统正交异性钢桥面板疲劳开裂及沥青铺装破损桥梁工程两大难题,对有望应用于大跨度桥梁中的正交异性钢-混凝土组合桥面板的力学性能进行了试验及理论研究。为探究适用于组合梁斜拉桥的正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的受力性能,设计并制作了6个带U肋的正交异性钢-混凝土组合桥面板足尺试件,进行了轴向压力和弯矩加载试验,研究了不同轴向压力、不同混凝土等级对该组合桥面板受弯承载力、延性及塑性发展的影响,并提出了考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式。研究结果表明：当轴向压力恒定时,组合桥面板在压弯荷载作用下的最终破坏形态均为跨中区域下部混凝土板的横向开裂及上部混凝土的压溃;轴压力对正交异性钢-混凝土组合桥面板的初始弹性抗弯刚度影响较小;不同轴压力下抗弯承载力降低值随着轴力的增大并未呈现显著递减趋势,这与轴向压力加载出现偏心距有关;轴压力会显著降低正交异性钢-混凝土组合桥面板的延性及塑性发展过程;将混凝土强度等级从C60提高到C80,并没有显著提高组合桥面板的初始弹性刚度、抗弯承载力、延性及延长其塑性发展过程;此外,提出的考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式精度较高,可有效预测正交异性钢-混凝土组合桥面板的压弯承载力,为实际工程应用提供理论参考。     

钢-混组合梁预应力镂空桥面板吊模法施工

天津海河吉兆桥设计为钢桁架与混凝土桥面板组成的钢-混凝土组合结构形式,混凝土桥面板位于钢桁架大面积镂空部位。通过比选,采用吊模结构,与钢桁架上弦杆组成桥面板的整体承重体系,进行混凝土浇筑。该工艺施工速度快、周转率高,不仅解决了跨海河施工支架搭设难题,也使模板更加贴合混凝土桥面线形。从整体吊模在钢-混凝土桥梁的应用和混凝土桥面板施工工艺等方面展开论述,有关经验可供相关专业人员参考。     

GFRP—混凝土—钢组合梁桥的设计与应用

GFRP-混凝土-钢组合梁桥是一种新型桥梁结构,结构中的GFRP板可以有效减少混凝土碳化、钢筋锈蚀,并显著改善组合板的受力,从而提高桥面板的长期性能,并进一步提高组合梁桥的使用寿命。该文结合预应力GFRP-混凝土-钢组合连续梁桥的工程实践,介绍了GFRP-混凝土-钢组合梁桥的传力机理、GFRP板的截面设计、GFRP-混凝土界面处理、GFRP板对桥面板受力性能改善等内容。     

波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究北大核心

为研究新型桥面板结构波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象,应用有限元软件ABAQUS建模,采用子模型法,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,比较了波形钢-混凝土组合桥面板和钢筋混凝土桥面板的承载能力和刚度。研究结果表明:波形钢折板可显著提高桥面板的抗弯承载能力及刚度;波形板及混凝土底面应变沿桥梁横向分布波动较大;波形板与混凝土之间相对滑移量较小,2种材料协同工作性能较好,然而波形板与混凝土的法向接触行为并不均匀。     

波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究

为研究新型桥面板结构波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象,应用有限元软件ABAQUS建模,采用子模型法,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,比较了波形钢-混凝土组合桥面板和钢筋混凝土桥面板的承载能力和刚度。研究结果表明:波形钢折板可显著提高桥面板的抗弯承载能力及刚度;波形板及混凝土底面应变沿桥梁横向分布波动较大;波形板与混凝土之间相对滑移量较小,2种材料协同工作性能较好,然而波形板与混凝土的法向接触行为并不均匀。     

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。     

新型钢-混凝土组合梁桥面板设计与施工技术研究

为解决钢-混凝土组合桥梁的桥面板传统浇筑方法施工带来的不足,现依托深圳市东部过境高速公路翠宝路高架特大桥项目,创新性地提出一种新型钢-混凝土组合箱梁桥面板,并提出相应的新型施工工艺,提高施工效率并减少对桥下空间的影响.经数值分析计算,证明在实际工程中采用该新型桥面板的施工工期大幅减少,对桥下交通的影响也大幅减少,可产生较好的综合效益.新型钢-混凝土组合箱梁桥面板成功解决了传统现浇混凝土桥面板现场施工的技术难题,为今后同类型桥面板施工带来新的选择及突破口,具有巨大的潜力,值得广泛推广应用.     

钢-超高延性混凝土组合桥面结构力学性能分析及疲劳试验

为改善当前大跨径钢桥钢箱梁桥面板普遍存在疲劳开裂的现状,提升钢桥面铺装体系正常服役寿命,提出了一种钢-超高延性混凝土组合桥面方案:组合桥面主要由正交异性钢桥面板、配筋超高延性混凝土层和沥青磨耗层组成,钢桥面板上表面焊接栓钉,并设置防水黏结层,超高延性混凝土层与钢桥面板间通过栓钉相连,超高延性混凝土层上表面采取表面粗糙处理,并设置防水黏结层,确保与其上的沥青磨耗层之间形成可靠连接。以虎门大桥钢箱梁为背景,采用有限元软件Abaqus对所提出的组合桥面铺装体系进行了力学性能分析。分析结果表明:采用组合桥面铺装体系,可明显提升正交异性钢桥面铺装体系的整体刚度,使得正交异性钢桥面板关键受力部位的应力水平降低25%～45%,显著延长钢桥面板疲劳寿命。制作了足尺钢箱梁子结构试验模型并开展了疲劳试验研究,疲劳试验结果表明:在规范规定的疲劳车荷载及高于疲劳车荷载的疲劳荷载作用下,累计经历400万次疲劳试验后,组合桥面铺装结构铺装层和钢桥面板均未出现破坏迹象,采用钢-超高延性混凝土组合桥面,可有效延长钢桥面铺装结构使用寿命。研究成果为既有存在病害的钢桥钢箱梁承载力的恢复甚至提高,乃至新建钢桥的桥面铺装提供了一种有益的选择方案。     

桥梁钢-混凝土结合技术工程实践与展望

桥梁组合结构和混合结构是为充分发挥钢和混凝土2种材料的性能优势应运而生的新型结构,而钢-混凝土结合是这2种结构共同的关键技术.钢-混凝土结合技术已广泛应用于组合梁、组合桥面板、钢壳混凝土、钢管混凝土等组合结构,以及混合梁、混合塔柱、混合拱肋、斜拉索塔端混合锚固等混合结构,取得了丰富的工程实践经验,其设计方法也日趋完善....     

基于钢筋网联结的钢-ECC组合桥面结构抗弯性能试验研究

为解决正交异性钢桥面铺装层破损及钢桥面结构疲劳开裂等病害问题,提出一种基于钢筋网联结的正交异性钢板-轻质超高韧性水泥基复合材料(ECC)组合桥面结构体系。试验结果表明:1)基于钢筋网联结的钢-ECC组合桥面结构具有良好的承载能力和控制裂缝能力;2)不同配筋组合桥面板的开裂强度不低于4.33 MPa,能够满足组合桥面的横向抗拉应力要求;3)ECC和钢板之间界面的滑移值很小,界面抗剪能力强。     

正交异性钢板-薄层RPC组合桥面基本性能研究

为了解决正交异性钢桥面铺装层破损及钢桥面结构疲劳开裂2类病害问题,提出了一种新型正交异性钢板-薄层超高性能活性粉末混凝土（RPC）组合桥面结构体系。基于某大桥建立有限元模型,并对比计算了纯钢梁和组合桥面结构中桥梁主缆索力和桥面系应力状态;同时,开展了足尺条带模型静载试验。研究结果表明：采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢面板及纵肋中应力明显降低且最大降幅超过70%,而主缆索力几乎不增加;RPC层开裂前的拉应力可达42.7MPa,远高于其在实桥荷载作用下10.08MPa的拉应力;该新型钢-RPC组合桥面结构可提高桥面系的刚度,降低钢桥面结构中的应力,从而能够基本消除钢桥面疲劳开裂的风险。     

拱桥中组合桥面系应力不均匀性研究

拱桥中钢与混凝土组合桥面系结构构造和受力复杂。该文结合一组合桥面系的拱桥,采用有限元方法建立全桥空间有限元模型,其中对组合梁建立板壳模型,计算了不同荷载工况下的组合梁受力,得到了主梁各个部分构件的应力。研究了组合梁中混凝土顶板的应力分布的不均匀性,揭示了组合拱桥中钢与混凝土组合梁的应力分布特点,为同类结构的日后设计计算提供了参考。     

UHPC在槽形钢-混凝土组合梁的应用与分析

以某大跨连续钢-混凝土组合梁为工程背景,对钢-UHPC组合梁和钢-C50混凝土组合梁进行整体和局部对比分析。结果表明,整体计算中,钢-UHPC组合梁的刚度略小于钢-C50混凝土组合梁,基本组合下钢-UHPC组合梁中钢梁应力比钢-C50混凝土组合梁下降约27%。局部有限元分析中,频遇组合下钢-C50混凝土组合梁的桥面板已开裂;钢-UHPC组合梁桥面板的最大拉应力作用范围比钢-C50混凝土组合梁小,仅出现在纵肋下缘,且最大拉应力小于UHPC材料的开裂应力。钢-UHPC组合梁可大幅降低结构自重,进一步减小钢梁截面,有望解决大跨度连续组合梁中桥面板开裂问题。     

军山长江大桥钢-UHPC组合桥面改造效果研究

武汉军山长江大桥原桥面铺装为双层SMA,随着车流量的增加和超重车辆的影响,运营多年后该桥正交异性钢桥面板出现疲劳裂缝。为处治桥面板隐性裂缝,分别对上游侧进行了钢桥面冷拌环氧树脂桥面铺装及桥面板焊接施工,对下游侧进行钢-UHPC组合桥面铺装改造。为评估钢-UHPC组合桥面的改造效果,基于已建立的运营期安全监测系统及有针对性的增布动应变测点,对随机荷载作用下桥梁上、下游侧桥面板的局部应力进行测试。结果表明:在下游侧的车辆数量和轴重均高于上游侧的情况下,下游侧测点的等效应力幅大多小于对应的上游侧,表明钢-UHPC组合桥面铺装明显改善了该桥正交异性钢桥面板的疲劳应力。     

钢-混组合连续梁桥成桥后混凝土收缩徐变效应影响分析

钢-混组合连续梁桥的钢梁和桥面板通过剪力钉连接,混凝土桥面板的收缩徐变变形会受到钢梁的约束,继而引起桥面板和钢梁应力发生重分布。以某市区快速路环线工程钢-混组合连续梁桥为分析对象,研究发现混凝土收缩徐变对组合连续梁桥成桥后的线形和应力均产生一定不利影响,环境年平均相对湿度变化对组合连续梁桥线形和钢梁应力影响较小,相对湿度增加对桥面板受力有利。     

拉挤成型GFRP组合桥面设计研究

对拉挤成型GFRP桥面板各项宏观力学性能进行分析,探讨将其等效为总体正交异性板的各个等效力学参数的取值,并通过有限元数值模拟对等效方法进行验证。对于GFRP组合桥面系统,通过对不同边界条件进行分析,确定了其计算模式。最后,提出刚度控制设计时拉挤成型GFRP组合桥面在横GFRP简支组合梁桥轴线方向上的设计挠度标准及此类桥面系统的设计方法。     

横向异种类型混合桥面设计方法

在重车道采用疲劳性能较优但重量或造价较高的桥面形式，如超高性能混凝土（UHPC）华夫板、超高性能混凝土（UHPC）钢组合板等，在快车道采用传统正交异性钢桥面，组成混合桥面系统，可提升桥面结构疲劳寿命的同时降低结构的自重或造价，充分利用材料性能。针对横向由不同类型桥面组成的混合桥面，通过梁格模型参数分析得到了桥面板跨度、桥面板构造参数等对其各部分承担荷载比例和横向有效宽度的影响规律，并拟合分析数据得到了计算公式。基于此，提出了混合桥面的设计方法。     

超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用

铁路桥钢桥面铺装主要作用是保护钢桥面免受道砟的磨损与雨水的侵蚀,为提高铁路钢桥面铺装的使用寿命,减少中期维修,对铁路钢桥面超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装体系进行研究。以沪通长江大桥主航道桥为背景工程,制作带UHPC铺装层的正交异性钢桥面板单U肋梁模型进行抗水渗性能试验,并结合实桥进行UHPC组合桥面铺装体系设计和施工工艺研究。结果表明:UHPC组合桥面体系在无裂缝时抗渗性能满足使用要求,可有效保护钢板免受雨水侵蚀,带裂缝的组合桥面,运营过程中裂缝会逐渐闭合,阻止雨水进一步渗透,具有较强的抗渗能力储备;为避免新浇混凝土开裂,UHPC应严格按规范流程施工,施工温度宜选择15~25℃,浇筑后应及时覆膜保湿养护。