钢—混组合梁斜拉桥现浇混凝土桥面板关键设计技术研究

为研究钢-混组合梁斜拉桥现浇混凝土桥面板连接界面受力性能及桥面板抗裂性能,以主跨147m的六塔钢—混凝土组合梁矮塔斜拉桥为研究目标,通过数值模拟的方法,对现浇桥面板的钢-混组合梁界面剪力栓钉参数敏感性和现浇桥面板抗裂性能等两方面进行分析研究。结果表明:随着剪力钉间距的加大,剪力钉承担的剪力增大;随着剪力钉刚度的增大,剪力钉承担的剪力增大。在二期恒载和活载作用下,剪力钉横向和顺向剪力分布趋势基本一致,横向剪力均较小,顺向剪力均从梁端向支点处变大;收缩及温度作用下,横向剪力沿跨度方向分布均匀,纵向剪力除端部较大外,跨中处剪力值较小。分析桥面板的抗裂性能时,必须综合考虑桥面板的总体和局部计算结果的叠加效应。     

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。     

海岸独塔自锚式悬索桥内力分析

为了掌握运营状态下海岸独塔自锚式悬索桥的力学性能,本文以烟台夹河大桥(桥跨布置为115m+115m的钢-混组合结构独塔自锚式悬索桥)为背景,基于Midas/Civil有限元分析软件,进行了活载、温度、风荷载等主要荷载及其组合作用下大桥结构力学性能分析和动力特征分析。分析表明:(1)活载对缆索系统内力和位移影响最大,温度作用影响较小,纵向风荷载和其余荷载影响都很小。(2)活载作用下主梁竖向位移正负值之和为桥梁跨径的1/350,本桥纵梁竖向刚度相对较柔。(3)结合静动力分析可知,主梁纵向位移较大。应该必须采取必要措施限制主梁在制动力、纵向风或地震作用下的纵向位移,保证正常使用的舒适性和安全性。     

基于可靠度的钢-混组合梁抗弯承载力敏感性分析

依据现行钢-混组合桥梁设计规范,采用可靠度方法进行敏感性分析,得到影响钢-混组合梁桥抗弯承载力的敏感因素,并通过实例分析给出提高其抗弯可靠度的经济适用方法。结果表明:随着汽车荷载作用效应与恒荷载作用效应比ρE的增大,结构可靠度逐渐降低;在钢-混组合梁桥抗弯承载力影响因素中,腹板高度、桥面板宽度和底板厚度对可靠度影响最为显著;提高腹板高度比增加底板厚度更具工程经济价值。     

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。     

钢-混组合梁剪力钉抗剪性能试验研究

为研究钢—普通混凝土与钢—钢纤维混凝土组合梁剪力钉的极限抗剪强度及破坏形式,根据某实际钢—混组合桥梁结构,设计2种钢—混组合梁剪力钉试件进行极限抗剪强度推出试验,根据试验结果拟合试件荷载～滑移曲线,并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行比较分析.结果表明:钢—钢纤维混凝土组合梁剪力钉的极限抗剪承载力较钢—普通混凝土组合梁剪力钉高约16％;其极限承载力对应的滑移值约为钢—普通混凝土组合梁剪力钉的2～2.5倍;钢—钢纤维混凝土组合梁破坏特征为剪力钉全部被剪断,钢—普通混凝土组合梁破坏特征为混凝土被压裂.由各公式得到的试件抗剪承载力均偏于保守.     

高海拔大温差环境钢—混组合梁温度效应研究

因材料导热系数的显著差异，高海拔地区钢—混组合桥梁可能出现超出规范的环境温度效应。针对拟建藏区某40 m跨径简支钢—混组合梁桥，通过热—结构耦合分析，研究了环境因素作用下的温度场以及结构温致效应，并对桥梁结构选型提出了建议。研究表明，在高海拔环境中，钢—混凝土组合梁存在较大温差梯度，且温差值、温差曲线与现有设计规范存在一定差异；环境温度下混凝土板应力分布极不均衡，温致拉应力超过材料抗拉强度；温致应力峰值多位于钢—混交界面，此处易成为结构薄弱环节；钢箱组合梁箱内、外混凝土应力水平差异较大，且温致结构竖向变形较大，从结构温致效应角度推荐采用钢板组合梁。     

钢-混组合连续梁桥负弯矩区混凝土开裂研究

连续组合梁桥设计中的关键问题是能否有效抑制负弯矩区混凝土的开裂及裂缝发展。混凝土的开裂会降低组合梁整体刚度,并会加速混凝土板内钢筋、抗剪连接件甚至钢梁的腐蚀,降低整体结构的耐久性。以阳泉市某高速公路匝道钢-混组合连续梁桥为背景,介绍了影响负弯矩区混凝土开裂的影响因素,运用MIDAS FEA建立空间精细化有限元模型计算了负弯矩区混凝土在设计荷载作用下和超载作用下的裂缝宽度,并对比分析了另外5种裂缝宽度计算方法。结果表明,G匝道钢-混组合连续梁桥混凝土裂缝宽度满足规范设计要求,且具有较大储备。汽车活载与温度梯度负温差效应对裂缝宽度影响较大。同时,汽车超载对裂缝的影响较为明显,应该严格限制超载。     

中小跨度钢-混组合梁桥截面形式适应性分析

钢-混组合结构桥梁作为一种可持续发展的桥梁结构形式,近年来在我国桥梁建设领域得到越来越多的关注。为提升中小跨度钢-混组合梁桥的建设品质,探讨不同结构形式的钢-混组合梁桥的适应性,本文通过有限元实体模型计算,采用对比方法,分析了三种截面形式钢-混组合梁的力学性能和经济性,为不同建设条件下的中小跨度钢-混组合梁方案选择提供参考。技术经济性对比表明:钢板组合梁的经济优势明显,适宜于直线桥梁;钢箱组合梁的应力冗余度和承灾能力高,适宜于山区复杂服役环境的曲线桥梁。     

新型钢板组合梁桥车桥耦合振动控制研究

新型钢板组合梁桥自重轻,车辆质量与主梁的模态质量之比较大,在车辆活载下易发生振动。文中以某一新型钢板组合梁桥为例进行动力特性分析,研究不同质量比的液体质量双调谐阻尼器(TLMD)对结构动力响应的影响,并进行简谐激励时程分析和车桥耦合振动数值模拟,对该桥进行车桥耦合振动实测和对比。结果表明,TLMD对钢板组合梁桥具有良好的减振效果;TLMD质量比越大,结构受控后阻尼比越大,振幅越小;作用在跨中TLMD质量越大,对结构静力和动力特性影响均较大;建议类似桥梁减振的TLMD质量比取1.0%。     

双工字钢-混凝土板组合梁桥车桥耦合振动研究

双工字钢-混凝土板组合梁桥自重轻,车辆质量与主梁模态质量之比可达到1/10,可能出现过大的动力响应导致行车舒适性差,危及行车安全。为了研究该类桥车桥耦合振动机理及影响因素,对某在建的单跨35m四跨一联的双工字钢-混凝土板组合梁桥进行动力特性分析、车桥耦合振动数值模拟及行车动力响应测试。结果表明:该类桥前4阶固有频率较为接近,在不同载重和车速下可能会发生多个频率的振动,车辆过桥的附加惯性质量使结构的振动频率有所降低;试验车过桥的速度和加速度评估该桥舒适性较好;车辆载重与车速对冲击系数的影响复杂,无明显规律,路面等级越好和阻尼比越大,冲击系数越小,对桥面进行平整度处理和增加结构阻尼是降低振幅和车辆冲击效应及提高舒适性的有效方法。     

钢-混组合结构桥梁的技术特点与应用

随着桥梁建设的快速发展,钢-混组合梁桥因其优越的结构性能,越来越多地被应用于实际工程中,具有十分广阔的发展前景。阐述了钢-混组合梁桥的结构形式、两种材料连接方式以及主要的施工方案等,并对组合梁桥负弯矩区的受力性能做了分析,提出设计建议。     

中小跨径不同截面简支钢-混组合梁桥受力及用钢量分析

为研究中小跨度钢混组合梁不同截面形式的受力性能以及经济性,以香海大桥组合梁为背景,建立工字钢-混凝土组合梁桥、钢箱-混凝土组合梁桥、钢桁架-混凝土组合梁桥等模型,分析不同跨径下三种不同截面形式的钢混组合梁桥受力性能及用钢量。结果表明,活载作用下,工字钢组合梁跨中竖向位移均大于钢箱梁及钢桁架组合梁,且随着跨径的增大,工字钢组合梁跨中竖向位移增长幅度越来越明显;偏载作用下,钢箱组合梁跨中最大位移均小于工字钢及钢桁架组合梁,且随着跨径的增大,钢箱组合梁跨中最大位移与其他两种方案的位移差逐渐增大;跨径35～55m范围内,工字钢组合梁的截面用钢量最低;跨径55～70m范围内,钢箱组合梁截面用钢量最低;70～100m跨径范围内,钢桁架组合梁的截面用钢量最低。     

正负弯矩荷载作用下的钢-混凝土组合梁静力性能分析

为分析钢-混凝土组合梁在分别承受正弯矩和负弯矩2种荷载下的破坏形式和受力性能,设计制作了2片组合梁试件并进行了相关试验研究。试验表明,2种荷载模式下,组合梁受力均呈现出弹性、弹塑性和破坏3个阶段,且组合梁在负弯矩荷载作用下更易引起开裂。同时,2种荷载模式下的界面滑移分布规律不一致,正弯矩作用下的相对滑移最大值出现在靠近梁端处,而负弯矩作用下的相对滑移最大值出现在跨中处。     

考虑刚度折减的大跨度波形钢腹板连续梁桥力学性能

讨论了静力刚度折减和动力刚度折减的计算方法,利用两座跨径相同的大跨度波形钢腹板连续梁桥和混凝土连续梁桥的工程实例,对比分析了两座桥型的静力性能和动力性能,给出了波形钢腹板与混凝土相对滑移所形成的刚度折减对桥梁力学性能的影响。提出了考虑动力刚度折减效应的波形钢腹板连续梁桥的基频计算修正公式,分析结果表明了该公式的适用性。     

竖向集中荷载作用下钢-混凝土组合梁的解析解

为了准确分析钢-混凝土组合梁的抗弯性能,基于接触理论和弹性力学基本思想推导了钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下考虑剪切滑移效应的微分方程,给出了解析解。计算了竖向集中力作用下组合梁的各部分应变和位移状态,分析了钢梁和混凝土顶板交界面处的剪切滑移应变差,并与试验结果进行了对比。结果表明:计算值与试验值有较好的一致性,挠度相对误差不超过2%;该计算公式是合理的、可信的,为工程设计提供了一种简便的计算方法,具有较强的实用价值。     

高速列车通过时钢-混凝土组合梁桥的结构动力特性

塞西亚桥位于意大利新建都灵-米兰高速铁路线上,为7跨简支钢-混凝土组合梁铁路桥,总长322m。介绍高速列车通过时该桥的现场动力测试及动力响应预测计算模型的试验验证。对高速列车(行车速度288km/h)通过时的该桥动力响应进行预测,并将预测结果与试验数据进行比较研究,给出高速列车激励作用下钢-混凝土组合梁铁路桥的结构特性。     

城市高架桥的荷载试验研究

桥梁荷载试验是评定桥梁实际承载能力的有效方法。以武汉某高架桥工程为例,对该桥进行静动载试验研究,分析了钢-混凝土混合梁体系高架桥的承载能力及行车性能。试验结果分析表明:静载试验测试截面应变及挠度处于规范要求正常范围,桥梁工作处于良好的线弹性状态,桥梁具有足够强度和刚度;动力荷载试验测得自振特性和活载冲击系数表明桥梁的刚度、整体性及结构动力性能良好,满足行车要求。     

椒江二桥钢箱组合梁桥面板混凝土裂缝预防措施

钢-混组合梁桥结构形式虽被广泛采用,但混凝土部分的裂缝产生制约了这类桥梁结构的健康发展。为研究组合梁桥桥面板裂缝控制施工工艺,依托椒江二桥工程,基于钢-混组合梁桥桥面板裂缝成因,和常见的裂缝控制技术,提出了控制裂缝的方法,给出了相应的预防控制措施。     

装配式混合连接钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为了实现小跨径钢-混凝土组合梁桥的快速装配化,在传统装配式钢-混凝土组合梁中引入胶结连接件。为了研究小跨径装配式混合连接钢-混凝土组合梁的力学性能及连接可靠性,设计并制作了2榀10 m跨径组合梁足尺试件,并进行了抗弯性能静力试验。通过对组合梁整体及界面的破坏模式观察,及加载过程中试件的承载力、下挠程度、界面滑移与应变值的测定,得到了荷载-挠度曲线、荷载-界面滑移曲线、应变沿截面高度分布曲线,分析了试件的抗弯承载力、刚度、界面滑移性能和平截面假定的符合性。结果表明,装配式混合连接组合梁具有较好的塑性变形能力,其刚度和强度均满足规范要求,具有较高的安全储备;钢梁与混凝土板连接界面的滑移很小,计算时可不考虑连接界面的滑移影响;在3倍工作荷载内跨中和1/4跨的截面应变符合平截面假定。最后,结合钢-混凝土组合桥梁设计规范(GB 50917—2013)与国外相关文献中的公式,给出了该装配式混合连接组合梁的抗弯承载力计算方法,并通过理论计算与试验结果的对比,验证了该计算方法的合理性。