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。     

矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化

文章根据矮塔斜拉桥的结构形式和受力特点,采用钢-混凝土组合梁为主梁,充分发挥钢-混凝土组合梁钢筋受拉、混凝土抗压的性能优点,进一步研究矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化。针对该类桥型确定成桥状态和索力优化的方法,以弯曲能量为目标函数[1]、基于最小二乘法原理和影响矩阵法,确定最优索力(即施工时的合理张拉索力)。利用有限元程序MIDAS/CIVIL2017对以钢-混凝土组合梁为主梁的矮塔斜拉桥进行索力优化,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。通过MIDAS/CIVIL2017对索力的优化,可以更好的发挥出钢-混凝土组合梁较强的承受竖向荷载能力的特点,改善主梁的内力、弯矩、应力分布。     

大跨径组合梁斜拉桥试设计及力学性能研究

为探索千米级组合梁斜拉桥的技术可行性,以主跨700,800,900,1 000m为目标,开展大跨度双塔组合梁斜拉桥方案试设计。从结构静力强度、静力稳定、颤振稳定等多方面论证方案的可行性,并指出设计主要控制因素。针对主跨1 000m的组合梁斜拉桥,对钢-混界面滑移影响、几何非线性效应两方面的力学性能进行研究。结果表明:设计方案是成立的,组合梁斜拉桥动、静力性能均满足要求,运营组合下近塔区混凝土桥面板应力、主梁面内失稳为设计主要控制因素。对千米级组合梁斜拉桥而言,在组合梁连接件按常规设计的情况下,钢-混界面滑移对斜拉桥受力性能的影响基本可忽略;几何非线性效应对活载工况影响较大,对收缩徐变工况影响较小。     

摩洛哥布里格里格河谷斜拉钢-混凝土组合梁建造技术

摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥是非洲目前最大跨度的钢-混凝土组合梁斜拉桥,上部结构采用混凝土主梁与钢横梁及混凝土预制桥面板的组合结构型式。文中介绍了主梁长大0号块施工采用悬臂吊架分次浇筑,主梁标准节段采用牵索挂篮施工边主梁,再利用桥面吊机安装钢横梁和预制桥面板,长合龙段采用牵索挂篮分为2次浇筑的施工方法。     

钢-混组合梁斜拉桥钢主梁安装方法分析与误差控制

钢-混组合梁斜拉桥的钢主梁安装相比纯钢梁斜拉桥更复杂,安装误差控制的难度更高。该文以双边箱截面组合梁为研究对象,建立有限元模型对组合梁的钢主梁安装方法进行对比分析,根据安全受力原则选择最佳的安装方法,并对钢主梁安装误差的产生原因进行分析,提出相应的误差控制方法。     

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。     

大跨径钢-UHPC轻型组合梁斜拉桥力学与经济性能研究

为解决传统大跨径斜拉桥中钢主梁存在的桥面铺装易损,钢面板疲劳破坏等问题,提出了两种轻型组合梁方案。建立了主跨1 100 m的传统钢主梁斜拉桥和两种轻型组合梁斜拉桥的有限元计算模型,对三种方案的静力性能、动力特性和经济性能进行了分析比较。结果表明:在力学性能方面,两种轻型组合梁在大跨径斜拉桥中的应用是可行的;三种方案的初始建设造价相近,从全寿命角度来看,两种轻型组合梁斜拉桥的经济性能明显优于传统钢主梁斜拉桥。     

施工方案中途改变的独塔斜拉桥变更设计与结构分析

某城市景观桥梁为跨径100 m+87 m的独塔双索面斜拉桥,塔、梁、墩固结体系,主梁采用钢-混凝土组合梁双钢箱主肋断面,主塔采用H形混凝土塔,斜拉索采用平面扇形密索体系。原设计主梁采用悬臂拼装施工方案,施工后期根据实际条件将主梁变更为大节段支架施工,大大节省了施工周期。所介绍的主桥变更设计和结构分析,可为类似工程提供参考。     

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。     

斜拉桥主梁钢-混结合段设计及分析

斜拉桥主梁的钢-混结合段构造复杂,受力状况不明晰,是斜拉桥设计中关键节点。以奉贤区金汇港大桥为工程背景,对中、小跨径斜拉桥的主梁进行了构造设计与分析,首先通过MIDAS Civil软件对全桥空间杆系模型进行分析,确定主梁钢-混结合段的内力状况,再通过有限元分析ANSYS建立钢-混结合段的实体空间模型进行分析,明确该区段钢梁板件、加劲肋以及混凝土的受力状态。分析表明:该结合段构造合理,构件应力水平总体较低,安全储备良好。     

Π形组合梁斜拉桥施工过程主梁应力分析方法

为准确计算Π形组合梁斜拉桥施工过程中的主梁应力,基于能量变分原理建立了考虑轴力、弯矩、剪力滞相互耦合的有限梁段实用单元,提出了适用不同支承、不同边界条件下的有限梁段法主梁应力计算公式,对某主跨360m的Π形组合梁斜拉桥进行了实桥试验验证,并分析了该桥关键施工阶段的应力变化规律。结果表明:采用有限梁段法计算的主梁应力精度较高,钢主梁和混凝土桥面板的应力差异均在±3MPa内,与实桥试验的相对应力误差不超过5%;有限梁段法可以从整体上分析Π形组合梁斜拉桥施工全过程的主梁应力变化规律;关键施工阶段中钢主梁主要受拉,混凝土桥面板主要受压,且整个施工过程中混凝土板应力变化不大。     

河口大桥施工过程剪力滞效应研究

兰州河口大桥为主跨360m的双塔双索面组合梁斜拉桥,主梁采用П形工字钢-混凝土组合梁,采用悬臂拼装法施工。为研究后续施工(施工步骤增加)对当前截面以及当前截面施工工况变化对已完成梁段剪力滞效应影响的规律,基于能量变分法及矩阵分析法,建立П形钢-混凝土组合梁斜拉桥截面任意位置剪力滞效应分析的有限梁段公式及剪力滞系数计算公式,并通过施工现场实桥试验对该桥施工过程中的剪力滞效应进行分析。结果表明:随着施工步骤的增加,截面应力分布更加均匀,剪力滞系数趋于平稳;施工步骤变化对腹板和翼板交界处剪力滞系数的影响较翼板中点处剪力滞系数大,腹板和翼板交界附近的剪力滞现象更加严重;施工工况变化对剪力滞的影响明显,同一截面不同工况剪力滞系数明显不同,甚至剪力滞特征(正、负剪力滞效应)也可能不同。     

苏拉马都跨海大桥主桥桥面板设计及板、梁连接分析

苏拉马都跨海大桥主桥采用预应力钢-混凝土组合梁结构,介绍了组合梁的桥面板设计,对主梁通过实体模型分析,研究主梁与混凝土桥面板之间作用力传递的途径和方式,定量分析钢主梁、横梁及小纵梁上剪力钉沿桥纵向及水平方向分担力的状况与大小.     

斜拉索索力作用下不同形式混凝土主梁受力特性研究

为了解斜拉桥悬臂施工阶段,斜拉索索力作用下主梁的应力分布规律,结合圣维南原理,以宽幅混凝土主梁斜拉桥常用的3种主梁为研究对象(Π形实体边主梁、PK箱形主梁以及箱形中央索面主梁)。采用仿真计算方法,对合龙前最大悬臂施工阶段下,悬臂端索力对主梁的空间受力状态进行分析,归纳出不同形式主梁混凝土斜拉桥应力分布特点。结果显示:主梁应力分布的顺桥向影响范围均近似为1个梁宽,索力对不同形式主梁的传递角度均可取26°;建议大跨度宽幅斜拉桥采用PK箱形;对于中央索面斜拉桥主梁翼缘可以滞后1～2个节段浇筑,降低翼缘的剪力滞效应,提高施工效率。     

"上"形截面双主梁组合梁斜拉桥剪力滞效应研究

组合梁剪力滞效应是组合梁斜拉桥力学分析中的重点问题之一,且在双主梁组合梁斜拉桥中尤为明显.该文以"上"形截面组合梁作为研究对象,采用空间有限元软件,对其剪力滞效应开展分析计算.参数化分析了考虑轴力和弯矩作用的"上"形截面组合梁有效宽度系数,研究了不同宽跨比下弯矩及轴力对"上"形截面组合梁有效宽度系数的影响.研究内容可为"上"形截面组合梁斜拉桥截面设计及力学分析提供参考.     

混凝土独塔斜拉桥施工过程三维仿真分析

现代大跨径混凝土独塔斜拉桥箱形主梁空间效应明显,常规的平面分析很难反映桥梁的实际受力情况,无法满足设计和施工的需要,因此此类斜拉桥的空间三维应力分析越来越受到设计人员的重视。该文以广东甘竹溪大桥为工程背景,利用有限元软件Ansys的二次开发工具进行混凝土独塔斜拉桥主梁三维施工仿真分析,结果表明:此方法是可行有效的,为今后同类桥梁的分析提供了新的方法和途径。     

海南省徐闻大桥的设计与分析

结合一座钢-混凝土组合梁仿斜拉桥，从结构体系的选型、组合梁设计与优化以及斜塔的设计等方面阐述了这种仿斜拉桥的设计难点与解决方法。还分析了在这种仿斜拉桥中设置过载保护器的必要性，并论述了其工作原理和计算方法，希望能对该类桥梁设计提供有价值的参考。     

双边主梁式组合梁斜拉桥设计关键技术

组合梁是混凝土桥面板与钢梁通过连接件组合在一起共同受力的梁型。组合梁斜拉桥的桥面板裂缝问题一直是影响桥梁耐久性设计的关键因素之一,在组合梁斜拉桥中,较多采用的是双边主梁式组合梁,主要介绍双边主梁式组合梁在设计过程中所采取的提高桥面板抗裂、防裂性能保证措施,辅助墩墩顶预抬高后回落增加桥面板压应力储备技术,以及锚拉板位置细部构造设计等以提高结构耐久性。     

江湾大桥主桥结构设计与静力分析

江湾大桥主桥采用主跨183 m的异型拱塔钢混组合梁双索面斜拉桥结构,主梁采用钢箱梁和预应力混凝土箱梁结合的组合梁,桥宽44.5 m,是目前国内桥面宽度最大的独塔钢混组合斜拉桥。对江湾大桥主桥的设计理念和结构体系进行了总结,可为超宽高拱塔同类钢混组合梁斜拉桥的设计提供参考。     

基于计算系数对钢混组合式斜拉桥承载能力的评定

一座高速公路斜拉桥的主梁为钢主梁与混凝土板共同受力的组合梁,为了评定其在实际运营过程中桥梁承载能力及在设计使用荷载下的工作性能,采用引入分项检算系数修正极限状态设计的方法,对在役桥梁承载能力进行检测评定,结果表明:桥梁结构处于正常工作状态,索力差、结构刚度、强度等均满足规范要求,承载能力满足设计及规范要求。