栓钉式钢-混凝土组合梁疲劳刚度退化研究

为了研究疲劳荷载作用下栓钉式钢-混凝土组合梁疲劳刚度的退化规律与影响因素,提出了改进的组合梁疲劳变形计算方法,并基于此结合疲劳刚度定义式与刚度退化函数,对组合梁疲劳刚度退化规律进行分析,探究抗剪连接度与荷载幅值对组合梁疲劳刚度的影响规律.结果表明:论文提出的组合梁疲劳变形计算方法与试验结果吻合较好,最大误差在12％以内...     

装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土板湿接缝受力性能研究

为探究适用于装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土板湿接缝的连接性能,设计制备了3个足尺组合梁预制混凝土板湿接缝连接模型试件,采用试验和理论方法研究了预制混凝土板湿接缝连接构造和混凝土强度对连接件抗剪承载力的影响.研究结果表明:采用C50微膨胀混凝土作为后浇带的试件极限承载力是整体式桥面板试件的88％,采用超高性能混凝土(U...     

钢混组合梁剪力连接件的计算方法研究

研究目的:钢混组合梁的剪力连接件对于钢梁与混凝土桥面板的协同工作起到了关键性的作用,使得钢与混凝土能够充分发挥各自的材料特性。由于公路桥梁规范中没有针对钢混组合梁剪力连接件的计算规定,其他现有规范、论著或国家标准中对钢混组合梁剪力连接件的计算又各有不同,因此有必要对公路钢混组合梁桥剪力连接件的计算方法展开探讨。研究结论:针对多种规范、论著对比分析了栓钉剪力连接件的承载力计算,并得出结论:(1)《钢结构设计规范》与《EC4》计算方法相似,未考虑疲劳、裂缝等,为最低配置数量;(2)《钢桥》(小西一郎)中的计算公式结果较为保守,但能更好的控制栓钉的疲劳、界面滑移等问题,有更好的耐久性;(3)《现代钢桥》(吴冲)与《钢桥》计算公式完全一致;(4)《铁路钢-混凝土结合梁设计规范》参照了《EC4》;(5)《钢-混凝土组合桥梁设计规范》类似《钢规》,分别考虑了栓钉剪断破坏及混凝土压碎破坏的两种情况,并考虑了群钉效应;(6)本研究可对钢混组合梁的剪力件设计提供一定的参考。     

低周反复荷载作用下钢-混凝土组合梁的延性

通过对23根竖向低周反复荷载作用下钢-混凝土简支和连续组合梁进行了研究,根据试验结果计算了钢-混凝土组合梁在低周竖向反复荷载作用下的延性,从而分析不同剪力连接度、不同力比和不同横向钢筋配筋率对钢-混凝土组合梁延性的影响,将低周反复荷载作用下组合梁延性与单调荷载作用下组合梁延性的计算结果进行了对比.     

栓钉式钢-混凝土组合梁剩余承载力有限元分析

为计算钢-混凝土组合梁剩余承载力,采用适用于组合梁的非线性有限元建模方法,提出疲劳简化分析法并用于组合梁剩余承载力计算中,通过与试验结果对比证明了该方法的有效性,在此基础上探究抗剪连接度与荷载幅值对组合梁剩余承载力的影响规律.结果表明:组合梁疲劳简化分析法用于计算组合梁剩余承载力可以简化计算过程,且计算结果与试验结果吻...     

带约束构造的栓钉连接件组合板界面抗剪性能试验研究

钢-混凝土组合梁在负弯矩区混凝土受拉开裂的问题,将引起组合梁刚度的降低,承载力下降,成为制约组合结构发展应用的重要原因之一。针对该问题提出一种基于带约束构造栓钉连接件的组合板构造措施,即在组合梁负弯矩区混凝土翼缘板增加附加钢板,附加钢板和钢梁上分别焊接带约束构造的栓钉连接件,两者相互咬合交错布置在混凝土板两侧。通过双界面抗剪性能试验验证在负弯矩区采用附加钢板帮助混凝土受拉的可行性以及该组合板构造措施抑制混凝土板受拉开裂的有效性,并对组合板中带约束构造栓钉连接件的界面抗剪性能进行研究。研究结果表明：带约束构造的栓钉连接件能将裂缝约束在6倍栓钉直径范围内,避免混凝土板纵向贯通劈裂裂缝,充分发挥混凝土受压强度高的优点,且约束构造能有效提高栓钉的抗剪刚度;证明在负弯矩区采用附加钢板替代混凝土板及其内的受拉钢筋受拉切实可行,带约束构造的栓钉连接件能降低纵向抗剪横向钢筋的用量;提出带约束构造栓钉连接件的抗剪刚度计算公式以及能评价不同长径比栓钉的材料利用效率和抗剪效率的剪切刚度比-剪切角理论曲线,建议带约束构造的栓钉连接件弹性抗剪刚度极限值,为此类剪力连接件的工程应用奠定良好的试验和理论基础。     

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。     

装配式栓钉剪力连接件抗剪承载力试验研究

为探索装配式栓钉在荷载作用下的力学性能,设计了2个大比例尺的预制装配式栓钉剪力连接件,通过推出试验研究其破坏过程、荷载滑移曲线、抗剪性能和极限承载力。研究结果表明:当栓钉被剪断时,栓钉根部剪断位置处有颈缩现象且局部混凝土剥落,栓钉周边混凝土仅出现细小裂纹,没有明显贯穿式裂纹;由于桥道板板肋处混凝土受传力钢板的约束作用使得板肋处混凝土和钢结构间摩擦力增大,进而提高了装配式栓钉剪力连接件的抗剪承载能力;在考虑滑移沿试件高度不均匀分布系数对结构影响的基础上,推导了在考虑混凝土弹性模量、栓钉弹性模量、栓钉直径、栓钉数量等因素的装配式栓钉剪力连接件单钉极限承载力理论计算公式,且计算结果的安全富余度满足规范要求,与试验结果相比,误差在5%以内,吻合较好。     

钢-混凝土组合箱梁的抗弯疲劳性能试验研究

通过3根简支钢-混凝土组合箱梁的静载试验以及重复加载试验,研究分析组合箱梁抗剪连接度对组合箱梁疲劳性能的影响,试验结果表明:重复荷载的反复作用使钢梁和混凝土翼板之间的相对滑移增加,造成组合梁截面刚度下降,挠度增大。在疲劳破坏发生之前,组合箱梁的刚度随加载次数的增加虽有下降,但仍保持线弹性状态,表明部分剪力连接的组合箱梁具有良好的抗疲劳性能,抗剪连接度越大,组合箱梁的抗疲劳性能越好。     

薄层UHPC中MCL形组合榫连接件力学性能研究

抗剪连接件正常使用阶段的力学性能是影响钢-混组合梁桥结构变形的关键因素。针对薄层超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)及改进螺旋线(Modified Clothoide,MCL)形组合榫连接件组合形式中组合榫连接件力学性能研究不足的问题,研究UHPC对MCL形组合榫连接件抗剪刚度的影响,探索适用于薄层UHPC中MCL形组合榫连接件的抗剪刚度计算方法。设计并开展薄层普通混凝土(Normal Concrete,NC)以及薄层UHPC中的MCL形组合榫连接件推出试验;建立精细化的ABAQUS有限元数值模型,并通过试件试验结果验证所建立的有限元数值模型的适用性和有效性;基于推出试验数据及有限元数值模拟结果,采用组合榫三弹簧刚度模型,推导出薄层UHPC中MCL形组合榫连接件的抗剪刚度计算公式。研究结果表明：1)UHPC试件中的组合榫连接件抗剪刚度较NC试件有大幅提高;2)MCL形钢榫厚度的增加将使组合榫连接件抗剪刚度显著增大;3)提出的抗剪刚度计算公式能够准确计算薄层UHPC中MCL形组合榫连接件的抗剪刚度。研究成果可为带有MCL形组合榫连接件...     

不规则混凝土壳体在整体不均匀日照作用下的温度效应研究

为研究不规则混凝土壳体在整体不均匀日照作用下的温度效应,运用太阳辐射和对流换热等相关知识,计算夏季整体不均匀日照作用在一个不规则混凝土壳体表面产生的温度荷载,采用有限元软件Abaqus6.11,分析该壳体在此种工况下的温度场和温度应力,并将计算结果与该壳体在整体降温、整体升温及自重3种工况下的温度效应进行对比分析。研究结果表明:不规则混凝土壳体在夏季整体不均匀日照作用下的温度场分布很不均匀,向阳面的温度值比背阳面的高21.22℃;截面温度梯度符合指数函数分布;壳体在夏季不均匀日照作用下的最大主应力为3.635 MPa,比自重作用下的大1.663MPa,比整体升温作用下的大0.542 MPa,仅比整体降温作用下的小0.146 MPa。本文为不规则混凝土壳体的设计提供了一定的参考。     

部分斜拉桥的力学性能及其界定

部分斜拉桥正作为一种新桥型在国内蓬勃发展,本文概述部分斜拉桥的发展趋势,在分析部分斜拉桥力学性能时,引入部分斜拉桥“荷载效应影响度”的概念,来定量分析部分斜拉桥的斜拉索对结构受力的贡献。在此基础上,提出能综合反映部分斜拉桥结构性能的“部分斜拉桥特征参数”。该参数能很好地综合反映部分斜拉桥结构的主要设计参数———塔高、索面积、主梁刚度对结构的影响,并对国内一典型的部分斜拉桥进行基于荷载效应影响度的特征参数分析。通过部分斜拉桥“荷载效应影响度”和“部分斜拉桥特征参数”的相关性,定量分析部分斜拉桥的力学特性。本文对国内10座斜拉桥进行基于荷载效应影响度的特征参数分析后得出,用“部分斜拉桥特征参数”能综合反映部分斜拉桥的力学特性,并可区分部分斜拉桥与普通斜拉桥。因此,采用基于荷载效应影响度的斜拉桥特征参数来界定部分斜拉桥,是全面准确的。     

40t轴重专用铁路列车荷载图式的制定研究

针对40 t轴重专用铁路制定设计列车荷载图式,研究首先从列车荷载图式和安全储备系数的角度,对重载专用铁路与一般线路的差别进行探讨分析,提出重载专用铁路列车荷载图式的型式以及合理安全储备系数;以现有40 t轴重矿石车为原型,按荷载效应等效的原则将其概化为图式的型式,根据安全储备系数取值建议,将概化图式轴重参数提高10%,形成40 t轴重矿石车列车荷载图式。该图式对于列车的储备在不同跨度范围内较为均衡。同时通过比较荷载效应,掌握图式与国内外现行重载铁路列车荷载图式的差异。     

基于离心模型试验的高强度桩复合地基桩间距效应分析

针对客运专线在软土和松软土地基处理中大规模采用高强度桩复合地基技术的应用情况,进行路堤荷载作用下不同桩间距的离心模型试验,分析桩间距的变化对高强度桩复合地基的荷载传递、破坏特点、桩土应力及垫层拉筋受力、地基沉降变形等工程特性的影响.试验数据表明:桩间距由3倍增至6倍桩径,高强度桩复合地基的沉降变形、桩土应力及比值、垫层拉筋受力等力学响应增大明显;随着桩间距的加大,高强度桩复合地基的桩顶和桩间土承受的应力均大幅提高,桩间距大于或等于5倍桩径后,桩顶垫层和桩间土先后达到极限状态,将产生显著的桩顶刺入变形和桩间土横向挤出变形,复合地基整体结构处于不稳定状态;垫层拉筋的受力沿横截面呈M形分布,峰值出现在两侧路肩附近位置的下方,与地基发生变形破坏的位置有较好的一致性.     

27t轴重货车动载荷浅析

通过对27 t轴重货车的动力学试验数据进行研究,分析轴重、工况和速度对动载荷的影响。     

三线铁路桥梁疲劳检算的三线系数

铁路桥梁结构的疲劳寿命主要取决于桥梁结构构造细节、活载作用效应特征和活载作用次数。从列车上桥时刻的随机分布特征及列车相遇对桥梁损伤的累积作用出发,分析三线铁路桥梁结构疲劳检算中三线系数的影响因素。分析结果表明,三线系数只与各线列车的最大作用效应、列车运营密度(发车时间间隔)以及在桥上的持续时间有关。基于遭遇概率理论,推导三线系数的计算公式。采用该公式计算的三线系数与现场调查分析法所得结果基本一致。     

钢-混凝土曲线组合梁弯扭性能的试验研究

以跨径比(计算跨度与曲线半径的比值)和横隔板数目为参数,对6片钢-混凝土简支曲线组合梁进行了试验研究,得到了曲线组合梁跨中集中荷载作用下的荷载-变形曲线、应变分布和钢梁与混凝土板间的相对滑移规律。试验结果表明:曲线组合梁的抗弯刚度和抗扭刚度均随跨径比的增大而降低,横隔板数目对其受弯性能影响不大,但端横隔板对受扭性能影响较大;有横隔板处切向应变在曲线内侧小,外侧大,无横隔板处则相反;钢梁与混凝土板结合面上的切向滑移随跨径比的增大而增大,横隔板数目对其影响较小。     

移动式线路动态加载试验车的研制

通过分析国内外移动式线路动态加载试验车(装置)技术水平和现状,提出我国研制移动式线路动态加载试验车的目的和意义。介绍我国移动式线路动态加载试验车的主要功能和技术参数,并与国外同类设备进行比较,提出先进性、实用性、经济性研制原则。     

120km／h重载货车摇枕载荷谱最大载荷的统计推断研究

高速铁路货车在实际运行中最大载荷虽然极少出现，但会引起零部件较大的损伤，对其疲劳强度有较大影响。由于实际测试样本有限，最大载荷不一定能实测得到。为了使编制出的载荷谱能够全面反映摇枕的载荷分布特征，对实测的载荷谱进行统计分析，确定可能出现的最大值。采用线性相关系数为目标函数的优化算法，对实测摇枕载荷的理论分布进行了统计拟合，然后利用概率计算的方法求出了相应的最大载荷。