刚架系杆拱桥钢-混凝土接头传力行为研究

对于钢-混凝土组合结构而言,其两者的有效结合和共同受力是关键.以某座刚架系杆拱桥钢-混凝土接头为对象进行了研究,作为整个桥梁的关键构造,其计算理论是否符合实际及合理显得尤为重要.文章采用解析的方法.考虑了基于三角形反力分布和矩形反力分布两种埋入式接头模式,并在矩形反力分布模式中考虑了钢-混凝土粘结力的影响.将两种计算模式的结果及是否考虑钢-混凝土粘结力计算的结果进行了比较.结果表明:具有类似工程背景的混合拱桥钢-混凝土接头可以采用设结合段的埋入式接头理论进行设计与分析,是否考虑钢-混凝土粘结力对计算结果有较大的影响.     

Calculation of Temperature Stress of Steel-concrete Composite Beam

重点考察了钢-混凝土组合梁在任意温度分布作用下应力的计算方法.首先在指出传统温度应力计算方法不足的同时,根据结合面变形协调条件和曲率相同假设,推导出不考虑滑移时,矩形温差作用下组合梁应力的计算方法;接着采用有限元理论,推导出任意温度分布下,组合梁温度应力的计算方法,并分别给出温度梯度和矩形温差作用下的温度应力计算公式;最后以桌一钢-混凝土组合梁为例,将各方法的计算结果进行了比较.结果表明:对于适用于计算矩形温差的基于曲率的方法,计算矩形温差作用下的应力,与通用有限元软件模拟结果相吻合;对于适用于计算任意温度分布形式的有限元方法,计算温度梯度分布下的应力,与通用有限元软件模拟结果吻合较好.     

钢—混凝土组合桥面系收缩徐变效应研究

在总结分析混凝土和钢—混凝土组合梁收缩徐变的计算理论基础上,并考虑按龄期调整的有效模量法,研究了钢—混凝土组合桥面系收缩徐变的有限元分析方法,提出了这种桥面系的收缩徐变分析方法.利用该方法对某钢桁桥的钢—混凝土组合桥面系进行了收缩徐变效应分析,研究了应力重分布的影响.分析结果表明:采用梁格体系十空间梁单元模拟钢—混凝土...     

矩形钢管混凝土构件扭转性能及设计方法研究

基于ABAQUS软件,建立了圆形、方形及矩形钢管混凝土构件在纯扭矩作用时的数值模拟模型,并采用已有研究者完成的圆形及方形构件扭转试验结果对理论模型进行了验证,理论计算结果和试验结果总体上吻合良好。基于此理论模型,对影响矩形钢管混凝土构件扭转力学性能的主要因素进行了分析,考虑了钢材强度、混凝土强度、含钢率和截面高宽比等的影响。结果表明,钢材强度及混凝土强度只影响矩形钢管混凝土纯扭构件的Tθ关系曲线数值,对其形状影响不明显,含钢率和截面高宽比对Tθ关系曲线的数值和初始刚度都有影响。在参数分析的基础上建议了矩形钢管混凝土构件抗扭强度承载力计算公式。     

斜拉桥钢桥塔承压式钢-混结合段有限元分析

为研究斜拉桥钢桥塔端承压式钢-混凝土结合段的构造特点及传力机理,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了某斜拉桥钢-混结合段计算模型。分析了在正常使用阶段最不利荷载组合下,该桥钢-混结合段处的承压钢板、混凝土承台及钢塔中的应力分布情况。总结了斜拉桥钢桥塔承压式钢-混凝土结合段的传力特点。结果表明:采用该类构造形式的锚固区在正常使用阶段的最不利工况下,各部件均可满足现行公路桥规中的安全性与抗裂性要求;对于钢塔的钢-混结合段,可以通过有限元数值模拟的方式对其受力特性及传力机理进行研究,为设计提供数值参考;由于有限元软件会自动考虑部分塔身节段弹性压缩引起的预应力损失,因此在计算预应力损失时,采用了迭代计算方法剔除钢塔自重引起的预应力损失,并考虑其对结合面应力计算结果的影响;锚杆预应力的增大,将对混凝土承台产生不利影响,而对承压式钢-混凝土结合段及钢锚箱产生有利影响,且在弯矩较大的工况下,锚杆预应力的增大将对钢锚箱的受力产生有利影响,因此在选取锚杆预应力设计值时,要综合考虑其对各部件的影响。     

装配式隧道圆形和方形钢榫接头抗弯性能大尺寸试验

接头是装配式隧道建设和运营阶段最为薄弱和关键的部位,其设计及力学性能评估是一项必要的研究工作。为评估圆形和方形钢榫接头的抗弯性能,开展了大尺寸接头抗弯试验,研究了接头在荷载作用下的竖向挠度、接缝张开量及应变变化规律,探讨了其接头旋转角、延性、断裂韧性及破坏模式。研究结果表明:圆形钢榫接头的承载能力弱于方形钢榫接头,极限荷载及其对应的挠度分别比方形钢榫接头小77.71 kN和6.797 mm;同一荷载水平下,方形钢榫接头的张开量和旋转角更小,其抗变形能力强于圆形钢榫接头;2种钢榫接头的混凝土和钢筋应变响应规律在整体上相似,但方形钢榫接头的最大压应变仅为圆形钢榫接头的15%;圆形钢榫接头表现出渐进失效行为,其挠度延性指数和旋转延性指数分别是方形钢榫接头的2.28倍和1.98倍,且最终旋转角和单位荷载下旋转角增量均小于方形钢榫接头;2种钢榫接头受压弯曲时,圆形钢柱将荷载传递至接头底部,使混凝土受拉区破坏过大,主要表现出拉弯破坏模式,而方形钢柱联合更多承压区混凝土受荷,使承压区混凝土破损面积为圆形钢榫接头的3倍左右,主要表现出压弯破坏模式。研究结果可为装配式矩形隧道的接头设计提供参考。     

三跨钢-混混合连续梁桥结合段传力性能研究

G318国道长桥大桥主桥为三跨钢—混混合连续梁航道桥,该桥钢—混结合段在预应力混凝土箱梁侧预埋钢接头与钢箱梁焊接.为研究该桥钢—混结合段传力性能,采用有限元软件MIDAS FEA建立钢—混结合段有限元模型,对结合面钢箱梁侧腹板、结合部分混凝土及预埋钢板顶底面、钢接头部位进行应力分析.分析结果表明:该桥钢—混结合面钢箱梁侧腹板处于较好的工作状态;钢—混结合部分传力性能良好;钢—混结合部分传力机理为当弯矩荷载传递到钢垫板时,荷载主要由预埋钢接头的上、下缘承担,然后荷载通过钢板传递到混凝土,钢接头中的PBL开孔板及钢横隔板传力作用不明显.     

钢—混组合梁矮塔斜拉桥轴力对内力影响分析

结合梁的形心轴力作用在钢梁的部分,对钢—混凝土之间应变差进行计算分析,从而针对截面内力计算做出分析论证。该方法考虑了钢梁和混凝土之间剪切滑移的影响,综合弯矩、轴力作用下的结构计算结果,得出准确的截面应力分布情况。     

钢-混凝土组合梁加宽混凝土旧桥试验

对2根钢-混凝土组合梁加宽混凝土T梁构件进行试验(共分4种弹性工况与1种破坏工况),量测并分析了试件的荷载、挠度、反力及应变,观测了试件的裂缝发展情况。对弹性工况下的挠度、支座反力横向分布规律进行了研究,并对破坏工况下的构件极限抗弯承载力进行了理论分析。结果表明:荷载作用在L/4与L/2处时挠度横向分布规律相同,其分布系数与刚性横梁法、修正刚接梁法计算结果吻合良好;荷载作用在L/4与L/2处时支座反力横向分布规律相同,其分布系数与杠杆法计算结果吻合良好;破坏工况下组合梁与混凝土T梁呈现出典型的弯曲破坏,构件抗弯承载力等于组合梁与混凝土T梁抗弯承载力之和。     

部分剪力连接钢—混凝土组合梁考虑滑移效应的曲率分析

本文对受均布荷载的简支部分剪力连接钢—混凝土组合梁在考虑滑移效应时挠曲线的曲率进行了分析计算 ,并对曲率分布规律进行了分析 ,分析结果与实验吻合良好。对该结果进行相应形式的积分可以得到精确的挠曲线 ,从而提高钢—混凝土组合梁设计的经济效益与社会效益     

混合梁桥钢-混结合部的应用及关键技术

混合梁是钢-混凝土组合结构的一种。钢梁与混凝土梁在纵向通过连接件、承压板、预应力筋或锚杆等结合在一起。由于钢和混凝土刚度相差大,钢-混凝土结合部设计不当容易造成刚度过渡不平顺、局部应力集中等问题。收集整理国内外混合梁桥钢-混凝土结合部设计成果,并较系统地介绍钢-混凝土结合部的构造形式及其在桥梁结构中应用的新进展,以及需要研究的关键技术问题。     

自锚式悬索桥钢-混结合段受力性能研究

混合梁在自锚式悬索桥中具有广泛应用，其钢-混结合段是影响结构整体受力的关键部位。以主跨336 m的上海嘉松大桥为工程背景，建立了考虑相对滑移的钢-混结合段板壳-实体有限元模型，分析了混凝土、钢结构应力及抗剪连接件的剪力分布规律，研究了结合段受力性能，并提出了连接件最大剪力简化计算方法。     

渭河大桥钢-混结合段设计

为减轻自重,增大桥梁跨越能力,渭河大桥主桥第一联采用钢-混混合连续梁桥方案。第一联90m边跨为钢-混混合梁,其中混凝土段长36m,钢-混结合段长2.5m,钢箱梁段长51.18m。采用ANSYS 10.0建立钢-混结合段模型,进行受力性能分析。分析结果表明:全桥及钢-混结合段的破坏荷载较高,结合段的安全储备很大;钢-混结合段在最不利荷载作用下应力均较小,材料在弹性范围内;通过钢-混结合段的设计,能保证结构刚度的平稳过渡和内力平顺传递。     

大跨度钢-混凝土混合连续梁桥设计

以南宁市324国道金陵大桥为背景，研究大跨度钢-混凝土混合连续梁桥设计与施工关键技术。金陵大桥主桥为跨径布置（75+180+75）m的连续梁桥，为国内最大跨度的钢-混凝土混合连续梁桥。结合该桥特点，对桥梁设计与施工关键技术进行研究，供类似工程参考。     

城市钢混组合梁横向分布系数研究分析

钢混组合梁作为充分发挥材料特性的结构,在城市桥梁建设领域中应用广泛,然而对钢混组合梁横向分布系数的理论研究及工程实践应用较少。为了给实际工程应用提供相应的计算参考,以深圳工程实例中的简支体系多箱室钢混组合梁为例,研究了钢混组合梁横向分布系数的计算方法,总结出了相应的规律。     

大跨径钢混组合梁施工关键技术及控制要点研究

大跨径梁式钢混组合梁，受力结构复杂，施工工序多且工艺复杂，施工实例少。详细分析了杭州绕城高速公路大桥大跨度梁式钢混组合梁施工过程中，钢混组合梁分段安装、顶升、多次叠合等关键施工技术，总结提出了钢梁精细化加工、精准安装落位和同步顶升，以及沉降、位移及变形控制等的施工关键控制要点。经实测验证，按相关技术控制的钢混组合梁整体高精度完成，相关指标符合设计文件及规范要求。     

大跨度自锚式悬索桥主梁钢-混结合段模型试验

为研究大跨度自锚式悬索桥主梁钢-混结合段的受力性能与传力机理,以重庆鹅公岩轨道专用桥为研究背景,设计相似比为1：3的钢-混结合段缩尺试验模型,采用自平衡加载方法施加轴向试验荷载,测试模型的应力与滑移情况,并将试验结果与有限元分析结果进行对比,验证有限元模拟方法的正确性;而后利用有限元分析结果,得到钢-混结合段在轴向荷载作用下的传力机理。研究结果表明：在试验荷载作用下,试验模型各构件的应力水平均随荷载增大呈线性趋势增长,结构整体处于弹性工作状态;结合段开孔钢板与填充混凝土之间的相对滑移量较小,最大相对滑移量仅为4.2 μm,钢-混之间的协同受力状态良好;轴向荷载首先通过结合段开孔钢板端部的面内承压作用传递至钢梁,之后PBL连接件与栓钉连接件进一步将轴力传递至钢梁,最后通过承压板的面外承压作用将剩余轴力全部传递至钢梁;其中,承压板为主要传力构件,传递61.1%的轴力,剪力连接件与开孔钢板端部传力比例分别为17.0%与21.9%,开孔钢板端部的传力作用不可忽略。研究结果可为后续类似结构的研究与设计提供参考。     

型钢组合梁桥合理跨径及性能试验研究

为确定梁高大于700mm的H型钢组合梁的适用跨径,对实际工程结构设计与应用提供理论依据及参考,以每平米用钢量与控制应力为指标,进行H型钢组合梁合理跨径的数值理论研究。同时依托实际工程对H型钢组合梁进行现场性能试验,把握结构在施工与加载情况下的挠度变形与应力状态,检验理论模型的有效性。研究结果表明,不同型号下H型钢组合梁的最大适用跨径在19-27m,且在桥宽相同及满足控制指标的情况下,梁高越高所需的用钢量越小。加载过程中,H型钢组合梁的跨中挠度与最大应力都相对较小,结构刚度较大,安全可靠；卸载过程中,变形与应力都能很好地恢复至上一状态,结构仍处于弹性阶段。     

鄂东大桥混合梁钢-混凝土结合部研究与设计

为了解决混合梁斜拉桥钢-混凝土结合部结构构造不合理产生的混凝土开裂、钢板与混凝土剥离、结构性能差、耐久性不足等问题,改善钢-混凝土结合部的结构性能,提高其耐久性,确保大桥整体设计使用寿命,针对世界第二混合梁斜拉桥——主跨926 m的鄂东长江公路大桥,以理论分析、数值计算和模型试验为手段,研究了混合梁斜拉桥主梁钢-混凝土结合部的合理位置确定、结构形式选择以及细部构造等。结合部位置应从受力合理、施工方便和造价经济3个方面综合确定。部分断面连接承压传剪式"钢格室+开孔板连接件"的结构构造传力平顺、刚度过渡平稳、构造合理,是混合梁结合部的合理结构形式。     

基于超高性能混凝土组合桥面钢箱梁的混合梁钢与混凝土结合段受力性能仿真分析

对于某钢混凝土组合-混合连续箱梁桥,提出了跨中采用钢-超高性能混凝土（UHPC）组合梁、桥面板采用矮肋板的方案以减轻自重,钢-混结合段区域上表面再覆盖一层UHPC,从而形成超高性能混合梁。为重点研究钢-混结合段的受力性能,首先采用MIDAS/CIVIL桥梁专用有限元计算软件建立了连续箱梁桥的大尺度整体模型,以确定钢-混结合段的最不利受力工况及其具体的内力数值;随后采用ABAQUS建立了钢-混结合段的小尺度局部有限元模型进行精细化分析,以明确该区域钢、普通混凝土（NC）和UHPC的应力分布情况。计算表明该桥钢-混结合段的刚度能平稳过渡,钢、NC和UHPC的应力水平均较低,具有良好的安全储备,能够满足桥梁的受力要求。