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。     

钢-混组合梁钢模板的应用及设计方法研究

钢-混组合梁是近年来国内新兴起的一种桥梁结构形式,该结构可以实现工厂化施工,减少现场操作工序,提高施工质量,缩短施工周期。为了减少现场支架设置,保证桥下通行空间,提高施工速度,一般多采用先架设钢纵梁,后浇筑混凝土桥面板的施工工序,与此同时,也对现浇混凝土桥面板的模板设置方式提出了更高的要求。对于钢-混组合梁桥面板浇筑常用模板进行了介绍,结合实际工程特点,对钢模板进行了优化设计,证实了该类型模板的工程适用性,同时得出了具有一定参考价值的结论。     

钢-混连续组合梁的徐变等温法

为了研究钢-混连续组合梁徐变,考虑永久荷载作用下的徐变效应与负弯矩区混凝土开裂效应之间的耦合效应,采用了徐变等温法,将徐变效应等效为与时间无关的温度梯度作用效应,避免了有限元徐变非线性分析中的显式隐式积分选择、迭代不收敛等困难,为工程实用计算提供了一种简单方便的方法.基于力法截面分析建立了平衡和变形协调方程组,基于曲率...     

考虑焊缝横向收缩的钢-混组合梁桥钢梁制造线形研究

为确定考虑焊缝横向收缩量的钢-混组合梁桥中钢梁的制造线形,基于焊接温度场理论及热固耦合关系,建立钢板焊接有限元模型,对焊接工艺参数进行单变量、多变量参数分析,并采用多元线性回归对焊接工艺参数与焊缝横向收缩量之间的关系进行拟合,以某钢-混组合梁桥为例,利用回归式结合不计焊缝的常规FEM模型对钢梁制造线形进行简化计算。结果表明：基于焊接温度场理论及热固耦合关系可以较好地模拟焊缝横向收缩,与文献试验值及FEM值基本一致;焊接工艺参数中钢板厚度、对接缝隙宽度、焊层数量对焊缝横向收缩影响更为显著,多变量组合下存在多元线性回归关系,决定系数最高可达0.9;回归式与有限元法计算的焊缝横向收缩量较为接近,采用回归式结合不计焊缝的常规FEM模型的方法可以较为简便地确定钢梁制造线形。     

钢-混凝土组合梁桥温度场与温度效应研究综述

组合结构桥梁由热工性能差异显著的钢材和混凝土构成,温度效应往往成为控制其设计和应用的关键因素,因此,对其温度场和温度效应进行准确地计算与评估具有重要的科研价值与工程意义。对组合结构桥梁温度场与温度效应开展了综述研究。首先,对各国桥梁规范温度荷载的规定进行归纳对比,讨论不同规范中温度荷载计算方法的特点,总结中国现有规范对全国气候划分的分辨率不足、对日照辐射的考虑不够完善等有待提升之处;其次,对国内外桥梁温度场与温度效应研究的发展与现状进行调研,重点分析中国钢-混凝土组合结构桥梁温度场与温度效应的研究进展,对现有研究的不足进行讨论;再次,提出基于可靠度理论的组合结构桥梁设计温度荷载模型,可使用气象部门统计的温度统计资料,通过MATLAB高效数值模型计算形成组合结构桥梁温度场时程数据,进一步利用极值模型获得桥梁设计的温度荷载代表值,快速、高效地实现对桥梁地理信息、结构参数等因素的考虑;最后,以北京地区典型3跨连续直线组合梁桥为算例,对连续钢-混凝土组合桥梁的温度效应展开研究。提出的基于可靠度理论与MATLAB的钢-混凝土组合结构桥梁设计温度荷载模型,可实现任意地区组合结构桥梁温度场的精确计算并显著提升计算效率。     

钢-混凝土组合梁桥温度场及温度效应研究

为研究钢-混凝土组合结构梁桥的温度场及温度效应,以一座钢-混凝土组合梁桥实际工程为研究对象,对其温度场进行了实测,并通过最小二乘法拟舍得到沿截面竖向的最不利温度梯度模式,与我国现行规范中规定的温度梯度模式进行对比,最后通过建立实桥的有限元模型分析了两种温度梯度模式作用下的桥梁结构响应.研究结果表明:钢-混凝土组合结构混凝土桥面板与钢梁接触的局部范围内存在较大温差;由实测温度场拟舍得到的温度梯度模式与我国现行规范规定的温度梯度模式形式上有所差别.     

简支大跨钢-混组合梁桥设计

结合工程实例,介绍了简支大跨钢-混组合梁桥设计要点,有关经验可供相关专业人员参考。     

钢-混凝土叠合板组合梁桥收缩徐变效应分析

钢-混凝土叠合板组合梁桥的桥面板由预制板和现浇板叠合而成，预制板可以为现浇板提供浇筑模板，节省立模工序，加快施工进度。由于预制板和现浇板加载龄期存在差异，混凝土收缩徐变会引起现浇板、预制板和钢梁之间的应力重分布。本文以某市高架快速路（40+55+40m）钢-混凝土叠合板组合梁桥为工程背景，有限元分析结果表明，叠合板组合梁的桥面板收缩徐变应力约是现浇板组合梁的0.82~0.97倍，成桥后钢梁应力前者约是后者的0.80~0.94倍，叠合板对混凝土收缩徐变的“抑制”作用明显。     

钢-混组合梁桥面板-防撞护栏一体化钢模板设计分析

以嘉兴市市区快速路环线工程中某联钢-混组合梁桥施工时需要跨越某汽车4S店实例为背景,设计了桥面板-防撞护栏一体化钢模板,施工时先后作为桥面板和防撞护栏混凝土浇筑模板,可有效防止桥面坠物并保证施工安全。结合工程特点,对一体化钢模板进行了参数化设计,证实了该类型模板的适用性,得出了具有一定参考价值的结论。     

钢-混组合梁桥结构设计指标与造价分析

在大跨铁路、公路桥梁和城市立交桥中,自重往往占总荷载中的大部分,钢-混组合结构桥梁具有很大的优势。本文结合嘉兴中环快速路设计案例,对主线高架和立交匝道多联钢-混组合连续梁桥的主要结构设计指标（结构、应力、材料和造价等）进行了总结分析,得出了若干有益的结论,可以为类似项目设计提供参考。     

碳氢火灾下钢-混组合梁破坏试验研究

为研究钢-混组合梁(钢结构桥梁)遭遇碳氢火灾时的耐火性能与抗火设计方法,设计制作了3榀大比例钢-混组合缩尺试验梁,包括简支体系箱形截面梁、连续体系箱形截面和双肋工字形钢截面梁。开展了碳氢火灾下(前期燃油急速升温和后期天然气维持高温)简支梁跨中受火和连续梁单跨局部受火试验,获悉了截面温度场、受火跨和非受火跨挠度变化路径、裂缝发展模式、钢板屈曲特征和破坏模式。分析得到了组合梁在碳氢火灾下的耐火极限,深入揭示了组合梁截面类型和结构体系对组合梁耐火性能的影响机理。试验结果表明:混凝土具有显著的热沉效应,火灾下钢梁的升温速率远快于混凝土板,停火后钢梁温度迅速降低而混凝土板温度持续升高,混凝土板上层的温度在停火48 min后仍然呈走高趋势;碳氢火灾下简支体系钢-混组合梁的挠度从初期就表现出快速增大的趋势,最终因挠度过大而失效;连续体系钢-混组合梁受火跨的挠度在初期增长较为缓慢,最终由于墩顶负弯矩区和跨中正弯矩区均出现塑性铰,梁转为机构体系,使得跨中挠度快速增大而破坏;连续体系钢-混组合梁非受火跨由于变形协调性先上拱,随后由于受火跨刚度衰退转向下挠;闭口截面箱梁仅外表面受火,其耐火性能显著优于双肋工字形钢截面梁,在相似荷载水平下其耐火极限分别为48 min和42 min;连续体系钢-混组合梁由于多余约束的存在,从受火开始就发生剧烈的内力重分布和变形协调,相较于简支梁,其耐火极限可提高100%;高温下连续体系钢-混组合梁出现的塑性铰与常温下的不同,是一种刚度逐渐降低的时变塑性铰。研究成果可为钢结构桥梁的耐火试验方法提供指导依据,也可为其抗火设计方法奠定理论基础。     

钢-混组合梁斜拉桥施工过程静力特性研究

随着施工的进行,斜拉桥的结构体系与荷载都会发生变化,在不同施工阶段,结构受力和变形各有特点。为研究钢-混组合梁斜拉桥施工过程静力特性,文中以济齐黄河公路大桥为工程背景,利用MIDAS进行有限元建模,分别对斜拉桥的主梁、索塔及斜拉索进行分析,重点分析主梁中钢梁和砼桥面板在施工中的受力特性。     

简支钢-混组合梁桥设计

结合丁伙枢纽L匝道桥设计,介绍了简支钢-混组合梁的整体没计思路,详细说明了简支钢-混组合梁的构造设计和材料选择,重点阐述了简支钢-混组合梁的设计与计算。     

既有钢-混组合梁桥概率评估方法及应用

为准确评估既有钢-混组合梁桥的安全性,提出一种基于可靠性的概率评估方法.该方法首先结合使用荷载和极限荷载下的试验结果,采用非线性有限元法对全部结构响应进行参数敏感性分析,得到关键参数,进行模型识别,确定最佳模型;然后引入贝叶斯推断,结合补充试验结果,增加输入参数的可靠性,基于可靠性评估法对结构安全性进行评估.将该方法应...     

钢-混组合梁斜拉桥钢主梁安装方法分析与误差控制

钢-混组合梁斜拉桥的钢主梁安装相比纯钢梁斜拉桥更复杂,安装误差控制的难度更高。该文以双边箱截面组合梁为研究对象,建立有限元模型对组合梁的钢主梁安装方法进行对比分析,根据安全受力原则选择最佳的安装方法,并对钢主梁安装误差的产生原因进行分析,提出相应的误差控制方法。     

竖向地震动对钢-混组合梁桥地震易损性的影响分析

以4×35 m的钢-混凝土组合连续梁桥为工程背景,基于OPENSEES平台建立非线性三维有限元模型,分别考虑以竖向地震动分量和水平地震动分量比值为0、0.5、1.0、1.5、2.0作为地震动输入,进行地震易损性分析,研究竖向地震动分量对钢-混凝土组合梁桥地震响应以及易损性的影响.计算结果表明:支座是最易损构件,混凝土和...     

具有新型连接件的钢-混组合梁界面抗滑移试验与分析研究

为了解具有波折开孔板连接件的组合梁的界面抗滑移性能,采用试验与有限元模拟分析相对比的方法对设有双排波折开孔钢板连接件的钢-混凝土组合梁进行了研究。通过试验得到试验梁跨中截面沿梁高的应变分布、钢梁与混凝土板的界面相对滑移、相对滑移沿梁长的分布和组合梁破坏形态;通过与试验过程相应的有限元计算分析,得到组合梁的理论界面相对滑移曲线;实测与计算结果吻合较好。研究结果表明:波折开孔钢板连接件的抗滑移性能良好,混凝土板和钢梁具有良好的协同工作性能。     

钢-混组合梁桥面铺装UHPC施工要点研究

现有研究表明:UHPC可有效提升钢-混凝土组合梁负弯矩区桥面板抗拉能力,提高抗裂性能与刚度,但其工程应用研究较少,实践性成果不足.因此,以济阳路快速化改建工程项目为载体,将UHPC应用到钢-混凝土组合梁桥面板负弯矩区,归纳包括现场搅拌、浇筑和养护等环节在内的UHPC桥面铺装的施工技术要点,其应用效果良好,验证了相关理论...