开孔板连接式组合索塔锚固结构参数敏感性分析

为研究开孔板连接式组合索塔锚固结构竖向剪力分布与影响因素,以石首长江公路大桥(主桥为主跨820 m的双塔单侧混合梁斜拉桥,钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构采用开孔板式连接件)为背景,基于连续弹性介质层法,取钢锚梁、钢牛腿和钢壁板作为脱离体单独分析,得到竖向剪力计算公式,对开孔直径、同高度开孔数量、竖向开孔间距和钢壁板厚度等参数进行敏感性研究。结果表明:开孔板连接式组合索塔锚固结构竖向剪力随节段高度的降低而增大;最大竖向剪力对同高度开孔数量和竖向开孔间距的变化较为敏感;适当减小开孔直径、竖向开孔间距和钢壁板厚度,或增大同高度开孔数量、塔壁厚度和混凝土弹性模量,可不同程度地降低开孔板连接件的最大竖向剪力。     

考虑铺装层厚度的钢-混组合桥面系竖向温度梯度研究

首先基于热传递理论,采用实测数据标定数值仿真模型,实现钢-混组合桥面系竖向温度梯度的精细化模拟;计算最大竖向温差下的温度梯度,并与实测结果及规范进行比对分析;最后对比了不同厚度铺装层下结构竖向温度梯度的差异,给出了考虑铺装层厚度的钢-混组合桥面系竖向温度梯度拟合曲线.结果表明,数值模型可以精确模拟日照温度场下结构竖向温...     

大跨度中承式钢管混凝土拱桥设计

以某中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,该桥主跨190m,主拱圈由四肢钢管组成的等宽度等高度空间桁架结构,拱脚临时铰采用转轴铰,拱上立柱为钢管混凝土立柱,吊杆采用高强钢绞线,桥面系为钢纵梁、钢横梁和钢筋混凝土桥面板的组合结构。利用大型通用有限元程序MIDAS-Civil进行全桥结构施工、运营阶段静力分析,计算结果表明施工和运营阶段各杆件的应力和稳定性能满足规范要求。     

收缩徐变对悬索桥新型钢-混组合桥面系的影响

基于既有收缩徐变理论,提出了温度变化和Creep准则下收缩徐变的等效计算方法,通过两种大型通用有限元程序对同一结构,分别建立不同的验证分析模型,对提出的等效法的有效性及精度进行了验证,结果发现该方法实用可行,且具有较高的计算精度.结合提出的等效计算方法,借助ANSYS有限元计算程序建立了悬索桥新型钢-混组合桥面系的精细化节段模型,对组合结构的收缩徐变进行了相关研究.研究结果表明:该类新型钢-混组合桥面系混凝土的收缩效应占主导地位,徐变效应并不十分明显,但与混凝土的加载龄期密切相关;收缩徐变对桥面板及钢纵梁应力状态的影响较大,而对钢桁梁的影响并不明显.     

九堡大桥主桥桥面系钢主纵梁设计要点

杭州九堡大桥主桥是由钢-混凝土组合结构桥面系和钢拱结构组成的连续组合体系拱桥,跨径布置为(188+22+188+22+188)m,采用多点同步整体顶推法施工.该文介绍主桥钢-混凝土组合结构桥面系钢主纵梁的设计要点.     

开敞式钢桁梁桥的设计

钢桁架桥因其受力明确、建筑高度低、施工周期短等优势,在城市跨节点桥梁中具有较高的竞争力,开敞式钢桁架桥更兼具通透性良好、节点构造简单等特点。结合工程实例,研究了开敞式钢桁架桥的静力、稳定性以及抗震性能,并分析了桥面系小纵梁对横梁受力特性的影响。由此得出一些有益的结论:下承式简支梁桥结构高度较低、景观性较好;开敞式桁梁桥结构受力较好、刚度较大、空间稳定满足要求、抗震性能好;桥面系小纵梁可增大端横梁的恒载分配比例,提高中横梁的活载横向分配。     

UHPC组合桥面铺装层对铁路钢桥面板影响分析

为了解铁路钢桥采用超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装时钢桥面板的力学特性及UHPC层厚度对其结构性能的影响,以银西高铁银川机场黄河特大桥正交异性钢桥面系及铺装结构为背景进行研究。采用ANSYS软件建立包括钢轨、轨枕、道砟层、铺装层以及正交异性钢桥面板的主梁及铺装结构有限元模型,对比在高速铁路列车荷载作用下采用普通C40聚丙烯纤维网混凝土铺装层(原铺装设计)和UHPC组合桥面铺装层时的钢桥面板结构受力,并分析UHPC层厚度对易损细节受力的影响。结果表明：采用UHPC组合桥面铺装层可显著降低钢桥面板典型细节的应力极值;随着UHPC层厚度的增加,其上表面最大拉应力、钢桥面板各细节应力峰值均降低;UHPC层厚度变化对其上表面纵向拉应力的影响大于对横向拉应力的影响。     

中等跨径钢桥桥面系标准部件组合优化分析

为研究中等跨径钢桥标准化桥面铺装层受力性能及整体造价成本,对中等跨径钢桥桥面系不同标准部件组成的正交异性桥面铺装体系进行优化选择,以实现钢桥经济性和安全性的良好结合。将桥面系整体造价及竖向挠度作为优化的目标函数,以挠跨比限值和裸板的横向拉应力、铺装板的横向拉应变限值作为约束条件,考虑顶板厚度、U肋高度和铺装层厚度等主要设计参数,对标准化设计中的桥面系标准部件组合进行优化分析。结果表明:轮载作用在U肋中心位置和满布在U肋中间位置时对裸板和铺装板的受力和变形最为不利;顶板厚度和铺装层厚度对裸板和铺装板的受力与变形影响较大,在设计时应予以关注;顶板厚度取16mm、U肋取U300×260×8-40、铺装层为EA(40mm)+GA(30mm)的正交异性钢桥面铺装体系受力和经济性能最优。     

内衬混凝土对波形钢腹板组合梁桥力学性能的影响

为了解设置内衬混凝土波形钢腹板组合梁桥的剪切性能、轴向性能、弯曲性能和稳定性能及内衬混凝土参数对其力学性能的影响,以某三跨波形钢腹板组合连续箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立空间有限元模型,分析设置内衬混凝土后波形钢腹板组合梁桥的结构挠度、轴向应力、剪切应力、弯曲性能和稳定性,研究内衬混凝土的长度、厚度变化对结构稳定性、轴向性能及弯曲性能的影响,并给出内衬混凝土的合理长度与厚度建议。结果表明:内衬混凝土能显著降低支点区域波形钢腹板的剪应力和预应力施加效率,提高结构稳定性能;混凝土桥面板压应力随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;实桥设计时,建议内衬混凝土长度不小于中支点梁高,厚度最大不小于0.07倍中支点梁高,最小满足混凝土浇筑及构造要求。     

铁路斜拉桥钢-混结合段脱空影响分析

为研究铁路斜拉桥钢-混结合段脱空对结构的影响,以甬江左线特大桥主桥——铁路钢-混混合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立该桥1/2钢-混结合段模型,利用有限单元生死关系杀死钢板底层混凝土单元,模拟脱空破坏,计算在施工阶段或运营初期、长期运营阶段脱空前后结合段结构的应力和位移。结果表明:在施工阶段或运营初期,脱空后局部应力及变形变化明显,局部脱空区域钢板与混凝土之间的隆起距离相对较大,整体应力水平无明显变化,结构安全;在长期运营阶段,脱空后局部主拉应力水平有所增大,整体应力分布规律一致,竖向位移受脱空影响相对较大,钢板与混凝土之间的隆起距离比较小,结构安全。     

钢-混凝土组合连续梁力学性能分析

通过对采用分块预制桥道板的钢-混凝土组合连续梁的力学性能分析,得出不同剪力键布置形式对组合连续梁竖向位移、钢与混凝土间相对滑移及对钢梁应力的影响,以及两种不同施工方式对组合连续梁中钢梁应力、竖向位移及桥道板应力的影响。分析结果表明剪力键数量、布置间距及剪力键刚度是影响钢-混凝土组合梁的力学性能的重要因素,同时还表明:分区段安装预制桥道板比一次落架安装桥道板效果好,尤其是对负弯矩区桥道板,分区段安装可以减小负弯矩区段桥道板的受力,控制和预防早期施工阶段中负弯矩区段混凝土裂缝的产生。     

波形腹板钢-混组合箱梁畸变效应分析

为研究波形腹板钢-混组合箱梁畸变效应,以桑园子黄河大桥引桥简支箱梁为研究对象,将畸变角重新定义,通过计算畸变中心、畸变总势能,确定初始参数,利用势能驻值原理推导与传统扭转分析理论相一致的畸变效应分析方法。根据工程实例,对车道荷载下波形腹板钢-混组合箱梁畸变翘曲应力变化规律进行研究。结果表明,畸变翘曲应力在组合箱梁应力中占比不容忽视,且随着箱梁顶板混凝土厚度增大,翘曲正应力逐渐减小,在钢底板组合箱梁增设铺底混凝土可有效减少畸变翘曲应力。     

地裂缝对钢-混组合连续梁桥使用性能影响研究

为了解地裂缝对钢-混组合连续梁桥使用性能的影响,以3跨变截面钢-混凝土组合连续梁为依托,建立有限元分析模型,根据桥梁设计基准期内地裂缝竖向沉降量预测值,研究了地裂缝对钢-混组合连续梁桥抗裂及变形2方面的影响.结果表明:1)地裂缝荷载效应增大了混凝土板开裂的宽度,但最大宽度远小于规范规定的裂缝容许值;2)当土体沉降量达到...     

复杂应力条件下快速施工钢-混组合梁群钉推出试件参数分析

为了研究快速施工钢-混组合结构中群钉剪力连接件在复杂应力条件下的受力特性,探讨焊钉尺寸和不同应力条件对群钉推出试件受力特性的影响,基于混凝土和焊钉损伤塑性模型,考虑结构非线性行为,采用数值有限元法对设计的5组不同参数的群钉推出试件进行数值模拟及分析。在此基础上,进一步分析了不同横弯力和预压应力对焊钉周围的混凝土性能和焊钉失效模式的影响。结果表明:横弯力和预压应力对焊钉的滑移影响较小,但对焊钉的抗剪承载能力和抗剪刚度影响较大;增大横弯力和预压应力,焊钉的抗剪承载力最多可提高31%,抗剪刚度最多可提高61%;焊钉高度大于其直径的4倍时,其高度变化对群钉中焊钉的平均抗剪承载能力和抗剪刚度影响不大;基于混凝土和焊钉损伤塑性模型的有限元建模方法可以较好地用于钢-混组合结构群钉力学行为的参数分析;横向预应力的施加,能够有效改善群钉周围混凝土的性能,提高群钉剪力连接件的刚度和钢-混组合结构耐久性,为群钉在快速施工钢-混组合结构桥梁中的应用提供新的技术选择。     

大跨度公铁两用斜拉桥板桁主梁受力特性研究

为研究大跨度公铁两用斜拉桥板桁主梁整体受力性能和铁路桥面系局部受力性能,以(84+196+532+196+84)m平潭海峡公铁两用大桥主桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥和不同节段长度主梁的三维板桁结构精细化有限元模型,对板桁主梁的整体刚度和桥面板局部刚度进行计算,并对比分析铁路桥面系构件参数(板桁连接方式、桥面板厚度、横梁刚度、纵梁及U肋厚度)对主梁刚度的影响。分析结果表明,板桁主梁中横梁位置处钢轨的竖向线刚度较大,两横梁之间竖向线刚度较小,钢轨的竖向线刚度沿纵向周期性波动。铁路桥面板厚度对桥梁整体扭转刚度影响明显,铁路桥面板局部刚度与横梁、纵梁和U肋密切相关。     

大宁河特大桥钢-混组合连续梁负弯矩区受力特性模型试验研究

大宁河特大桥桥面系采用16×27m钢-混组合连续梁,由工字钢梁、预制混凝土板、现浇剪力连接键湿接缝和现浇整体化层组成。为研究钢-混组合连续梁负弯矩区的受力特性,进行焊钉和开孔板2种剪力键类型的1∶2大比例模型试验研究。试验结果表明,开孔板连接件能参与结构受力因而具有较高的整体刚度、较大的初裂荷载;焊钉连接件延性较好;2种连接件均有效且试验梁具有相近的极限荷载。综合比选,该桥桥面系采用焊钉连接件方案。     

后期收缩徐变对结合梁斜拉桥受力影响研究

为了探究混凝土后期收缩徐变对大跨度结合梁斜拉桥受力的影响规律,以赤壁长江公路大桥为工程背景,采用桥梁结构设计与施工控制计算软件BDCMS进行受力计算,选取控制截面对比分析,发现混凝土后期收缩徐变会使桥塔发生竖向变形和偏转,主梁发生内力应力重分布,桥面板轴力减小,钢主梁轴力增大,但总轴力基本不变;主梁弯矩在墩塔位置变化较大,受轴力变化量和挠度影响明显;主梁应力在墩塔和中跨跨中处变化明显,桥面板应力减小,钢主梁应力增大,平均变化率为20％左右.     

大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段受力性能研究

为研究大跨度斜拉桥双向曲面混合桥塔钢-混结合段的力学行为与传力机理,设计相似比为1:4的全截面静载试验模型,测试最不利及超载工况下结构的应力、变形、开裂等;结合有限元仿真分析,研究桥塔钢-混结合段的传力机理,并进一步探讨结构构造参数对其影响规律。结果表明:最不利荷载工况下,钢结构最不利压应力为-165.44 MPa,位于钢过渡段主跨受压侧壁板;混凝土最不利拉应力为8.65 MPa,叠加预应力效应后约为1.73 MPa,位于混凝土段边跨受拉侧;沿塔轴向,钢结构应力平缓降低并在承压板附近存在突变,混凝土应力较为平稳;剪力钉及PBL剪力键弯曲应力均呈"两头大、中间小"的马鞍形分布。模型各构件实测应力随荷载增加呈线性增长,模型整体处于弹性受力状态;结合段钢-混最大滑移值仅65 μm,钢-混之间协同受力良好;模型上下缘实测应力差异约为10%,表明双向曲面构造引起一定的空间受力特性,但挠度量值差异小。超载工况下,1.4倍加载时混凝土段边跨受拉侧出现裂纹;1.7倍加载时钢过渡段主跨受压侧局部应力屈服,模型受力整体表现为以钢过渡段受压侧及混凝土段受拉侧最为不利。2.0倍加载下,模型水平挠度随荷载变化均近似线性增加,转角近似满足线性变化,受混凝土开裂影响较小;最大水平挠度仅1.43 mm,挠跨比约为1/3 000,结构具有良好的刚度性能;结合段内混凝土局部开裂对受拉区的钢-混相对滑移影响较为显著。通过承压板、钢壁板及PBL板分别传递荷载66.3%、15.2%及18.5%,承压板为主要传力构件。参数讨论表明,原桥合理承压板、钢壁板厚度分别介于40~80、24~40 mm之间,剪力连接件刚度对结构传力影响较小。     

宜宾盐坪坝长江大桥宽桥面组合梁设计

宜宾盐坪坝长江大桥为主跨480 m的混合梁斜拉桥,中跨为钢混组合梁、边跨为预应力混凝土梁,钢混结合段设置在索塔附近中跨侧10.5 m处,中跨桥面宽度为40 m,双向6车道。钢混组合梁由钢主纵梁、钢横梁、小纵梁、预制桥面板、现浇桥面板几部分构成。通过分析研究,钢混组合梁采用双钢箱梁+混凝土桥面板断面型式,外侧腹板处高度为3.5 m,桥轴线处高度为2.9 m;节段长度为10.5 m、11.1 m,合龙段长7 m,钢横梁间距为3.5 m、3.7 m;混凝土桥面板厚度为26 cm,索塔附近加厚至28 cm,腹板附近局部加厚至40 cm;索梁锚固采用钢锚箱,设置在钢箱梁内部。空间计算结果表明:钢主纵梁、混凝土桥面板、钢横梁的应力均控制在合理范围内;汽车荷载作用下,主梁竖向挠度最大值为-340 mm,刚度满足要求。     

钢-混凝土组合桥面系收缩徐变效应研究

总结分析了混凝土和钢混组合梁的收缩徐变的计算理论,探讨了钢-混凝土组合桥面系收缩徐变的有限元分析方法,应用这些理论对某双层钢桁桥的钢-混凝土组合桥面系进行了收缩徐变效应分析,比较了双层混凝土板的收缩徐变效应.