基于中外规范的钢混组合梁有效翼缘宽度影响因素分析

本文通过对比中外规范关于组合梁翼缘有效宽度的规定,确定各国规范主要关注的影响因素。通过有限元数值模拟分析,找到各影响因素对有效翼缘宽度的主、次要影响关系。文章得出宽跨比是影响有效翼缘宽度的决定性因素,有效翼缘宽度随宽跨比增大而减小;有效翼缘宽度随剪力钉抗剪刚度增大而增大,剪力钉的高度、剪力钉的横向间距以及混凝土板的厚度对有效翼缘宽度的影响可以忽略不计,在满足构造要求和抗拔强度要求时,剪力钉长度应尽量小。     

新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算

对新型GFRP组合梁桥,可借助荷载横向分布的概念把空间问题近似转化为平面问题来计算。对此类桥梁荷载横向分布系数进行理论分析。结合理论推导与有限元计算成果,探讨由拉挤成型GFRP组合桥面板与工字形钢纵梁组合而成的新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算公式,从而解决此类桥梁的横向内力分配问题。     

双管翼缘钢-混凝土新型组合梁抗弯性能试验

提出了2种新型双管翼缘钢-混凝土组合梁截面形式:钢梁上翼缘为圆形钢管混凝土、下翼缘为矩形钢管混凝土(DFCG-1)与钢梁上、下翼缘均为矩形钢管混凝土(DFCG-2)的管翼缘组合梁。为研究此2种双管翼缘组合梁的抗弯性能,对1根DFCG-1和1根DFCG-2进行了跨中双点对称加载试验,分析了试验梁的变形、应变变化规律。依据试验梁弹性、弹塑性状态下的实测受力性能,采用简化弹塑性理论及结合应力-应变协调的弹塑性理论推导了双管翼缘组合梁屈服弯矩、极限抗弯承载力的简化计算公式。研究结果表明:试验梁破坏时表现出明显的塑性弯曲破坏特征,其破坏过程可分为弹性、弹塑性与破坏3个阶段;加载过程中,试验梁未出现平面内与平面外整体失稳,且未发生局部弹性失稳破坏;梁端钢管与内填混凝土间无相对滑移,管翼缘与混凝土翼板间最大滑移小于1.3mm,钢混组合截面各部分协同工作性能较好;DFCG-1,DFCG-2的位移延性系数分别为3.68,4.53,体现出较好的延性性能;DFCG-1,DFCG-2在抗弯刚度、承载力、破坏形态等力学性能上总体表现基本一致,但当翼板混凝土因压溃而退出工作后,DFCG-1更低的腹板高度使其较DFCG-2具有更好的腹板屈曲稳定性;所提公式计算结果与试验值吻合较好,可用于双管翼缘组合梁抗弯承载性能计算分析。     

混凝土薄壁箱梁翼缘等效计算宽度

阐述了混凝土薄壁箱梁受压翼缘剪力滞效应与其等效计算宽度之间的内在关系，给出了混凝土薄壁箱梁受压翼缘等效宽度计算系数的严格定义；同时，结合混凝土单轴受压本构关系，推导得出了混凝土薄壁箱梁弹性受力状态下和承载力极限状态下，受压翼缘等效宽度计算系数公式，为应用初等混凝土梁理论解决混凝土薄壁箱梁正截面抗弯承载力计算奠定了基础。     

GFRP—混凝土—钢组合梁桥的设计与应用

GFRP-混凝土-钢组合梁桥是一种新型桥梁结构,结构中的GFRP板可以有效减少混凝土碳化、钢筋锈蚀,并显著改善组合板的受力,从而提高桥面板的长期性能,并进一步提高组合梁桥的使用寿命。该文结合预应力GFRP-混凝土-钢组合连续梁桥的工程实践,介绍了GFRP-混凝土-钢组合梁桥的传力机理、GFRP板的截面设计、GFRP-混凝土界面处理、GFRP板对桥面板受力性能改善等内容。     

体外预应力FRP-混凝土组合梁受力性能研究

体外预应力FRP-混凝土组合梁是在体外预应力钢-混凝土组合梁的基础上,分别采用GFRP型材替代型钢、GFRP筋替代钢筋、CFRP筋替代预应力钢筋而形成的一种新型组合梁。开展了体外预应力FRP-混凝土组合梁(分别采用工程中常用的2种抗剪连接方式,即双排FRP开孔板连接件与环氧粘结)在单调静力荷载下的受力性能试验研究。试验表明:2种组合梁的破坏均发生在FRP型材上翼缘与混凝土板的连接界面处,破坏时2种组合梁的混凝土板均未被压碎,CFRP筋的应变值远低于其极限应变;2种组合梁的荷载-跨中挠度曲线均大致为线性;采用环氧粘结的组合梁的最大跨中弯矩为136.5kN·m,对应的梁端截面处FRP型材与混凝土板之间的滑移为0.69mm,相比之下,采用开孔板连接的组合梁的最大跨中截面弯矩为109.7kN·m,此时梁端滑移值则为0.75mm,这是由于双排FRP开孔板连接件的抗剪承载力与抗剪刚度较低所致。试验测得的组合梁极限承载力与参照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的计算值吻合良好。     

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。     

变截面长悬臂宽箱梁桥翼缘有效宽度研究

结合交通部桥梁规范组下达的课题，应用空间有限元法，对宽翼缘变截面箱梁桥的剪滞效应进行了全面分析。以１４座变截面和３座等截面的预应力混凝土箱梁桥为例，探讨了宽跨比Ｂ／Ｌ、梁高比ｈ／Ｈ和横向预应力对箱梁剪力滞效应的影响和敏感程度。在此基础上，提出了计算变截面箱梁翼缘有效分布宽度的经验公式，可供修订规范时参考。     

组合梁负弯矩区栓钉焊趾疲劳评定方法

各国规范中,组合梁栓钉焊趾部位通常采用2种疲劳细节分别进行疲劳检算。但在负弯矩处栓钉焊趾往往承受栓钉剪应力循环和钢梁翼缘拉应力循环的共同作用。引入通常用于计算变幅应力疲劳的线性累积损伤理论,对2种应力循环引起的结构同一部位的疲劳进行评定,给出组合梁负弯矩区栓钉焊趾疲劳评定公式。     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

钢筋混凝土连续宽箱梁受力性能试验

为研究连续箱梁混凝土开裂后的内力重分布和翼缘有效分布宽度的变化规律,制作了钢筋混凝土(RC)连续宽箱梁模型,并对加载至混凝土开裂这一过程进行了试验,研究了均布荷载作用下连续箱梁各控制截面应力及应变分布规律、翼缘有效分布宽度、挠度和抗裂性能变化情况。基于换算截面法,运用变分原理对开裂混凝土连续箱梁的剪力滞效应进行了分析,并与规范方法和试验结果进行了对比。考虑弹性支座的影响,对连续箱梁的内力重分布与变形进行了分析,分析结果与试验结果吻合较好。     

体外配置CFRP预应力筋混凝土箱梁受力性能试验研究

制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。     

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。     

预应力在钢-混凝土组合梁剪力键中的传递

针对混凝土翼板设置后张预应力的连续组合梁,建立预应力从梁端混凝土向组合梁全截面传递的力学模型,根据连接件剪切滑移本构关系及预应力束对称截面处的界面滑移为零的边界条件,解得混凝土翼板轴力、钢梁轴力及界面剪力的分布函数,求得组合梁考虑连接件柔性的混凝土有效预压应力。结果表明,影响组合截面内力分布的主要因素是剪力连接件的滑移刚度、预应力束长度及混凝土板与钢梁的轴向刚度比;预应力束越长,界面剪力分布越平缓,界面滑移愈小。     

确定集中荷载作用下U型槽边墙有效计算宽度

在U型槽结构计算中,一般取U型槽线路方向1延米宽度的板带作为计算单元,按弹性理论简化为平面模型进行计算。但在实际工程中,U型槽边墙墙顶往往需要设置雨棚支柱等设施,使得边墙承受水平集中荷载,此时,如何合理确定集中荷载作用下U型槽边墙有效计算宽度成为U型槽设计中不可避免的问题。为此,采用三维仿真分析的方法对此类问题进行分析,找出了边墙在集中荷载作用下的内力分布规律,确定了有效计算宽度的计算公式,并据此提出多个集中荷载作用下有效计算宽度的计算公式,为设计者提供借鉴和参考。     

剪力滞效应对钢-混凝土结合箱梁变形的影响

在组合结构已有的理论研究和实验基础上,通过引入钢-混凝土结合箱梁翼缘板剪力滞翘曲位移函数,推导了考虑剪力滞效应作用的结合箱梁曲率公式,探讨了剪力滞效应对梁体变形的影响,提出了结合箱梁剪力滞系数修正法,并结合实例验证该方法的精度.     

波形钢腹板组合箱梁横向内力有限元分析

为研究波形钢腹板PC组合箱梁在局部荷载作用下的横向内力问题,通过对建立与实桥缩尺比为1:5的有限元模型,利用空间有限元对其在局部荷载作用下的横向内力进行了数值仿真分析,并得到其横向内力的有效分布宽度,与规范计算得到的值相对比,表明采用现行公路桥梁设计规范中的有关规定来计算波形钢腹板组合箱梁的横向受力有效分布宽度是安全的...     

钢-混凝土组合梁中混凝土翼板的收缩应力

忽略钢-混凝土组合梁界面滑移,认为混凝土收缩引起的横截面变形符合平截面假定,由此建立混凝土收缩内力平衡方程和收缩应力计算公式。提出考虑混凝土收缩影响的组合梁混凝土开裂弯矩计算公式,以及混凝土收缩引起的组合梁挠度计算公式。算例表明,在进行组合梁混凝土的抗裂分析时,混凝土的收缩应力不容忽视。混凝土收缩引起的组合梁挠曲变形随组合梁跨高比的增大而迅速增加,大跨度组合梁的收缩挠度可以得到跨度的1/1000以上。对于混凝土翼板恒定的变截面组合梁,混凝土的收缩应力基本不随截面变化。组合梁混凝土收缩应力随混凝土翼板配筋率的提高而增加,但总的变化幅度不大。