横向联结系对中小跨径钢板组合梁桥稳定性能影响的分析

近年来,随着我国组合结构桥梁的迅猛发展,中小跨径钢板组合梁得到广泛应用。针对30~40 m的中小跨径四主梁钢板组合梁,通过有限元方法建立全桥三维空间模型进行稳定分析,研究横向联结系的设计参数(数量、截面尺寸和竖向位置)对于中小跨径钢板组合梁稳定性能的影响。计算分析表明,当钢主梁发生整体的弯扭失稳时,增加横向联结系数量、增大横向联结系构件截面、将横向联结系靠近受压翼缘布置等措施能够提高钢主梁稳定性;而当主梁受压翼缘受局部稳定控制时,改变横向联结系的设计参数对于钢主梁稳定性影响较小。     

中小跨径钢箱-混凝土组合梁闭口与开口截面对比分析

对一种钢箱-混凝土组合梁的受力过程开展理论分析研究，为我国中小跨径钢箱-混凝土组合梁的设计和应用提供参考。对闭口和开口钢箱截面进行对比分析发现，闭口截面相比开口截面，虽增加少量用钢量，但减低了钢梁应力水平，减少了焊缝数量，进而减少了焊接问题的出现，适用于中小跨径钢箱-混凝土组合梁桥的建设。     

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。     

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。     

曲线双工字钢-混凝土组合梁桥弯扭性能1∶2模型试验

为探究连续曲线双工字钢-混凝土组合梁桥在弯扭组合作用下的力学性能，设计了一座曲线半径为200 m,跨径布置为17.5 m+17.5 m的连续曲线组合梁桥模型，并进行了静载试验，包括两点偏心弹性加载及四点对称破坏加载。试验测试了模型桥荷载-挠度关系曲线，控制截面钢梁、桥面板及钢筋应变分布，记录了模型桥的破坏过程及特征荷载，混凝土桥面板裂缝分布及裂缝宽度。结果表明：对称荷载作用下，曲率效应使外弧侧结构受力更不利；加载截面、中支点截面钢梁翼缘屈服后，第2跨加载点外弧钢梁腹板发生剪切屈曲，截面塑性转动能力受到钢板局部屈曲的限制；中支点桥面板裂缝分布范围超过计算跨径±20%;模型桥第2跨外梁破坏后，其他结构仍能继续承载，内弧侧结构延性指标远小于外弧侧，模型桥横桥向具有冗余性；竖向荷载作用下，模型桥弹性阶段截面正应力主要由弯曲正应力和约束扭转翘曲正应力组成，此外，钢梁下翼缘存在额外的横向弯曲正应力；最后，给出了钢梁下翼缘横向弯矩简化计算方法，并基于Vlasov薄壁结构理论，提出了双工字钢-混组合梁桥约束扭转截面特性计算方法。     

宽幅异形钢板组合梁的设计与研究

以丰台火车站东侧立交专用匝道宽幅异形钢板组合梁桥为研究对象，从结构优化和安全设计两方面对组合梁桥进行分析，以桥梁结构安全性与经济性为原则，提出最优设计方案。在有限元软件中，采取刚臂连接模拟剪力钉设置，结合混凝土桥面板和工字形钢主梁，建立全桥整体模型；通过调整中横梁设置个数、改变支座平面布置方式，优化桥梁结构设计；根据桥梁实际受力情况，分析桥梁结构在常态下钢主梁的刚度、承载能力、屈曲稳定和疲劳应力情况。结果表明：在满足结构使用安全的情况下，减少中横梁数量，会增加结构应力，降低稳定安全系数；宽幅异形钢板组合梁受混凝土收缩影响明显，外侧支座容易脱空，优化支座布置显得尤为重要；在正常使用状态下，钢板组合梁外侧主梁刚度较小，变形明显，应力较大，最早容易出现屈曲失稳，且受疲劳荷载影响较为敏感。     

湍河大桥主桥设计与分析

邓州市穰城路跨湍河大桥主桥为全漂浮体系空间框架式独塔钢-混组合梁斜拉桥,跨径布置为(90+90)m,横桥向宽36.1m。主梁采用钢梁与预制混凝土桥面板组合梁。主塔由上、中、下塔柱3部分构成,上塔柱采用实心截面混凝土塔柱,在拉索区域向内挖槽,中塔柱采用实心截面,下塔柱采用空心变截面,主塔基础为大型群桩基础。框架塔的中部设有钢横梁,顶、底部采用横向混凝土梁,空间框架塔上部设置陶豆造型。全桥共设20对拉索,采用扇形空间布置。结合MIDAS/Civil进行有限元模拟和全桥静、动力验算分析,结果表明大桥设计满足相关规范要求。     

组合连续梁桥收缩徐变与滑移效应的影响分析

钢混组合梁桥由于其自重轻,跨越能力大的特点,近年来被逐步应用到大跨径连续梁桥上,发挥了两种材料结合的优势,扩展了连续梁桥的跨越能力。由于两种材料的差异性,在组合后受收缩徐变效应的影响,会导致结构内力重分布、产生附加变形。采用柔性连接件的组合梁在其结合面上会产生滑移,进一步增加附加变形。对于大跨径组合梁桥,其收缩徐变效应和滑移效应不容忽视,但影响程度和规律仍然不明确。以港珠澳大桥大跨径组合梁连续梁桥为背景,分析大跨径连续梁在有滑移时和收缩徐变效应下的影响。结果表明,在混凝土板收缩徐变作用下,有滑移时会导致位移增量和应力增量变大;置梁时间越长,主梁挠度越小,第1个月的置梁对挠度影响最为明显;收缩徐变使混凝土板的压应力减小,在成桥后期,中支点附近的混凝土板将出现拉应力;收缩徐变使钢梁顶的压应力增加,钢梁底的拉应力减小。     

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。     

组合梁负弯矩区UHPC接缝抗弯性能试验

为提高钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性并简化现场施工工艺,提出新型钢-混组合梁桥负弯矩区超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）接缝方案。以湖南省某桥为工程背景,进行1∶2缩尺模型抗弯试验研究;编制截面弯矩-曲率关系MATLAB程序,并与实测值进行对比,验证该程序可用于计算UHPC覆盖下的普通混凝土（NC）中钢筋应力;对现有NC裂缝宽度规范公式进行修正,提出考虑UHPC约束作用的组合梁负弯矩区NC最大裂缝宽度的建议公式;讨论钢-混组合梁桥负弯矩区UHPC湿接缝合理的纵桥向长度,分析UHPC层厚度及层内配筋对抗裂性能的影响。研究结果表明：新型UHPC接缝方案的抗裂性能和抗弯承载能力均满足工程要求,且接缝节点强度高于非接缝区预制部分强度;负弯矩作用下,试件沿梁高的应变较好地满足平截面假定,钢梁与混凝土板及UHPC与NC间的层间滑移量均较小;UHPC裂缝呈现“多而细”的特征,而NC裂缝呈现“少而宽”的特征,预制部分混凝土顶面最先开裂,之后UHPC-NC交界面、UHPC顶面、UHPC覆盖下的NC侧面依次出现裂缝;对于负弯矩区采用UHPC接缝的中小跨径钢-混组合连续梁桥,UHPC层的纵桥向长度宜为20%标准跨径,UHPC层厚度可根据实际工程设计要求确定,增大桥面板内钢筋直径可以提高负弯矩区混凝土的抗裂性能。     

我国公路简支钢混组合梁合理截面研究

根据我国道路结构特点和公路荷载标准,对简支组合梁桥主梁设计的控制因素、主梁合理截面尺寸等进行分析研究。给出了公路Ⅰ级车道荷载作用下,应力控制设计时的主梁挠度,以及翼缘面积与跨径关系的近似公式,并将组合梁桥与非组合梁桥进行了对比。     

中小跨径钢-混凝土组合梁桥技术经济性分析

为提升中小跨径桥梁的建设品质,探讨钢-混凝土组合梁桥在中国推广应用的适应性,以美国的冷弯卷边U形钢板组合梁、工字形钢板组合梁通用图以及中国交通运输部的装配式预应力混凝土空心板梁、T梁和小箱梁通用图为依据,采用对比方法,分析了5个相近跨径桥梁上部结构的混凝土和钢材每平方米用量、预制单元吊装质量以及施工便利性、构件可更换性和质量可控性等指标;并在此基础上提出以材料、截面形式、构造和体系为控制指标的中小跨径高性能组合梁桥的内涵。经济性对比表明:5~20m范围内小跨径桥梁,冷弯卷边U形钢板组合梁的混凝土用量为装配式预应力混凝土空心板梁的1/5左右,钢材用量基本持平;20~40m范围内中等跨径桥梁,工字形钢板组合梁的混凝土用量为装配式预应力混凝土T梁和小箱梁的1/3~1/2,钢材用量为装配式预应力混凝土梁的1.5倍左右。技术性对比表明:组合梁桥工业化程度高,质量可控性高;单元质量轻,拼接和连接构造简单,施工速度快;多主梁体系冗余度高,构件更换方便、快捷。采用设计、施工和管养一体化与信息化技术,结构与附属设施一体化技术,可建造充分发挥组合梁桥结构高承载性、承灾性和施工高效性的高性能组合梁桥。     

厦漳跨海大桥南汊主桥主梁设计与研究

厦漳跨海大桥南汊主桥为跨径布置135m+300m+135m的双塔斜拉桥.该桥主梁采用钢-混结合梁,双工字形钢主梁、横梁和小纵梁形成钢构架,与混凝土桥面板通过剪力钉连接,在工字形钢主梁的上翼缘板上焊接锚拉板.对主梁进行整体和局部分析,并对主梁混凝土桥面板正应力和存放时间2个关键问题进行研究.分析结果表明:钢主梁和混凝土桥面板受力均满足规范要求,且有一定的安全储备;结合梁斜拉桥混凝土桥面板正应力分析中必须考虑弯矩和轴向力综合作用下的剪力滞效应的影响;混凝土桥面板存梁时间对主梁受力有影响,建议存梁时间不宜小于半年.     

中小跨径钢混组合板梁桥合理主梁布置研究

基于高速公路常用中小跨径桥梁,对钢混组合板梁的主梁片数与主梁间距进行敏感性分析,研究主梁间距变化对混凝土桥面板、钢主梁的受力和用钢量的影响,得到既满足受力要求又经济美观的主梁片数与间距,为中等跨径钢混组合梁断面形式的拟定提供依据。     

城市高架简支预制槽形钢混组合梁荷载横向分布研究

本文以城市高架简支预制槽形钢混组合梁桥为研究对象,选取了桥面板与钢梁之间的滑移效应、跨间横梁的个数、桥面板板厚、桥梁宽度和跨径、以及主梁刚度等参数,应用有限元方法,全面分析了各因素对该桥型荷载最不利横向分布系数的影响。研究表明：组合梁的界面滑移效应对荷载最不利横向分布系数影响在5%以内;保证跨径一定,组合梁跨间横梁的个数对宽桥荷载最不利横向分布系数的影响在8%以内,对窄桥则更小;桥面板板厚的增加会使荷载横向分布更均匀,宽跨比越大的桥,板厚对最不利横向分布系数的影响越大;保证桥宽不变,随着跨径的增大,荷载最不利横向分布系数逐渐减小,主梁数相同时,随着宽跨比的增大,最不利横向分布系数逐渐增大。梁高的增加会使最不利横向分布系数更大,但最大增幅保持在5%以内。在今后的标准化设计中,可取某几种最不利参数将其余参数进行包络,从而节约设计成本、提高设计效率。     

八大河特大桥主桥结构设计

八大河特大桥主桥为中央索面变高度预应力混凝土部分斜拉桥,跨径布置为(125+230+125)m,采用塔墩梁固结体系.主梁为变高度混凝土单箱三室连续箱梁,采用C55混凝土和纵、横、竖三向预应力体系;桥塔布置在主梁截面中央,采用钢筋混凝土矩形实体截面,桥面以上塔高39 m;桥塔横桥向布置2排斜拉索,每侧设16对,斜拉索采用...     

钢板组合梁桥国内外设计探讨

为推广钢板组合梁桥在国内的广泛应用,对钢板组合梁桥国内外的设计情况及发展趋势进行分析,对国内典型钢板组合梁桥的结构特点、设计要点、构造尺寸及用钢量进行对比,对钢板组合梁桥的经济跨径进行总结。分析表明:钢板组合梁在35～100 m跨径中应用广泛,并且钢板组合梁桥正逐步从多主梁向双主梁的趋势过渡,双主梁桥型被认为是一种极具经济性的桥梁形式。     

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。     

我国公路简支钢板梁桥合理截面的探讨

根据我国道路结构和公路荷载特点，对简支钢板梁桥的横断面布置、主梁截面形式、合理主梁高度和主梁跨径进行分析研究。给出了适合于我国典型道路构造的公路简支钢板梁桥的恒载弯矩和车辆荷载弯矩与跨径关系的近似公式以及应力控制设计的经济梁高和主梁挠度。     

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.