装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型建立方法

新型的钢桁-混凝土组合连续刚构桥(Prefabricated Steel Truss-concrete(PSTC)Composite Continuous Rigid Frame Bridge)采用全装配式施工,并通过焊接预埋于混凝土桥道板内的剪力联结钢构件,将预制混凝土桥道板与钢桁联结为一体,无需预留剪力键后浇孔洞和现浇预制桥道板间湿接缝。为探索一套适用于装配式钢桁-混凝土连续刚构桥的非线性动力模型建立方法,掌握全桥动力计算中的新型装配式栓钉剪力键(PCSS剪力键)、预制混凝土桥道板、拼接缝及桥墩的非线性模拟方法,基于前期已经开展的PCSS剪力键推出试验和精细化有限元分析,建立了钢桁-混凝土组合连续刚构桥中2 m节段PCSS剪力键的实体有限元模型,得到了顺桥向、竖向以及横桥向的荷载-滑移曲线、刚度及承载能力,并作为非线性弹簧单元的特征值代入全桥计算模型;借用动力分析中的P-M-M塑性铰模拟了预制混凝土桥道板间接缝可能出现的开裂,并利用Ucfyber程序计算塑性铰的P-M参数,代入有限元程序中计算得到P-M-M塑性铰特征值;利用以上方法,建立了l=386 m装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥非线性动力模型,得到了该桥的动力特性。研究成果为后续研究该桥型的动力性能或抗震响应奠定了基础,亦可供同类装配式桥梁参考。     

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。     

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。     

波形钢腹板组合梁桥的特性及应用

波形钢腹板组合梁桥是一种采用波形钢腹板代替传统的混凝土腹板,与混凝土顶、底板连接形成的组合结构形式桥梁。其混凝土顶、底板几乎承受了组合截面的全部弯矩,而波形钢腹板承受了组合截面剪力的主要部分,充分发挥预应力混凝土和钢材这两种材料的性能。主要介绍该形式桥梁在结构设计、预应力效率、截面抗剪性能以及结构抗震性能等方面的特点;介绍该桥型的应用现状,分析比较其适用范围;探讨该桥型的施工特点,根据桥梁实例分析比较悬臂施工、少支架施工、预制装配施工等多种施工方法;并测算对比了波形钢腹板-PC组合梁桥在经济性上的优势。通过论证表明,波形钢腹板-PC组合梁桥较传统混凝土桥及钢结构桥在诸多方面具有优势,在我国工程界具有较好的应用前景。     

装配式波形钢腹板组合箱梁的应用及力学性能研究

随着交通运输事业的不断发展,预应力混凝土箱梁桥被广泛投入使用,跨径也逐渐增大,但在施工及使用过程中还存在材料利用率低、混凝土腹板易开裂等弊端。钢—混凝土组合结构桥梁既能克服钢桥和混凝土桥梁的弱点,又能发挥各自优点。本文以机西高速二期工程贾鲁河大桥通航孔为例,从技术、经济等方面对预应力混凝土箱梁和装配式波形钢腹板组合箱梁进行比较,并对装配式波形钢腹板组合箱梁的力学性能进行研究分析。     

中川机场立交波形钢腹钢箱—混凝土组合箱梁桥总体设计

兰州中川机场互通立交改造工程波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁是交通运输部首批钢结构桥梁示范工程和甘肃省公路建设“钢结构桥梁推广使用”的示范工程。为克服传统混凝土结构及钢结构箱梁在使用过程存在的各类问题，合理利用现有桥梁架设装备，现依托该工程提出一种崭新的结构-钢底板波形钢腹板组合梁桥，并对结构的设计、施工开展研究。其成果可供借鉴和参考。     

快速施工桥梁的研究进展

为减少传统桥梁施工存在的弊病,加快桥梁建设速度,降低桥梁后期维护费用,提高桥梁的施工质量和耐久性,首先分析了快速施工桥梁的必要性及其在中国的应用前景,阐述了快速施工桥梁的基本组成及构件划分、预制桥面板的主要型式及发展趋势、钢与混凝土桥面板间的连接方式、快速施工预制装配桥梁主梁的3种主要型式及材料组合、节段拼装式预应力混凝土箱梁的预应力体系及主要施工方法、中小跨径混凝土或钢-混组合梁桥的主要截面型式及连接构造,讨论了预制高性能混凝土桥面板、多梁式钢-混凝土组合梁群钉连接的桥梁用于中小跨径快速施工桥梁的优越性,并对近年来在中国大江及海湾桥梁工程应用的整体预制桥墩的特点进行了论述;同时,重点阐述了快速施工钢-混组合梁桥、预制节段拼装混凝土或钢-混组合箱梁桥、预制拼装预应力束体系、预制节段拼装式桥墩等相关的理论研究与进展,包括群钉抗剪性能、混凝土桥面板间接缝受力特性、组合梁复杂受力行为分析、多梁式荷载横向分布、体外预应力组合梁动力特性、组合梁疲劳耐久性等,指出了当前中国进行快速施工桥梁建造在设计研发、体系机制创新等方面的一些不足,分析制约该领域发展的关键因素,同时对发展中国桥梁工业化、信息化及快速施工技术进行了展望,指出对于梁高受限或桥梁较宽,跨径在25~50 m的数量占比均较多的城市桥梁或公路桥梁,包括北方受季节性影响较大的桥梁,开拓快速施工桥梁与市场潜力巨大,并给出一些值得进一步研究解决的热点问题,以期促进交通行业桥梁基础设施建设技术的进步和创新发展。     

新型大跨连续钢桁组合梁桥施工监控关键技术

大跨度连续钢桁架-混凝土组合梁桥在公路桥梁上应用的实例极少,且有关大跨组合结构桥梁施工监控及相关问题的研究还处在探索阶段.依托某连续桁架组合梁桥工程,采用了新颖的抗拔不抗剪剪力键,并对传统的混凝土桥面板浇筑顺序进行了调整,极大地提高了负弯矩混凝土的抗裂性能.桥梁施工阶段的拆架跨中位移量、跨中混凝土预压应力、桥面板与钢梁滑移量是本桥监测的重点内容,为实现成桥状态设计目标,精确而有效的施工监控至关重要.将监测结果与有限元分析软件理论数据进行对比,分析判断桥梁施工过程中的安全性,确保全桥施工的顺利进行.     

波形钢腹板PC箱梁应用研究

近年来,钢-混凝土组合结构桥梁在国内外获得迅猛发展。在传统桥梁结构形式的基础上,多种新型组合结构桥梁形式出现在桥梁的施工中。波形钢腹板PC组合箱梁桥是钢-混凝土组合结构桥梁的一种,结合我单位景家湾大桥阐述波形钢腹板PC组合箱梁桥的结构特点、构造要点及施工关键技术。     

采用EPS内模的PC小箱梁技术经济性探讨

装配式预应力混凝土小箱梁预制工程中的内模板工程对小箱梁的施工质量和施工成本均有较大的影响,相较于传统钢内模,聚苯乙烯泡沫(EPS)永久性免拆内模板具有诸多优点。结合依托工程中的20m跨径装配式预应力混凝土小箱梁的预制施工,对采用EPS内模与传统钢内模时小箱梁在施工工序、施工便利性和质量可控性三个方面的技术适用性进行定性对比分析发现,采用EPS内模工艺时的技术适用性更优;对采用两种不同内模时小箱梁预制所耗费的材料、人工及时间成本等方面进行定量对比分析发现,采用EPS内模可大大节省小箱梁的预制成本。因此,EPS内模非常适用于装配式预应力混凝土小箱梁的预制工程,具有良好的应用前景。     

略谈装配式钢筋混凝土桥上部构造及其裂纹的防止

装配式钢筋混凝土桥上部构造是把预制的钢筋混凝土块件一块一块的吊装到墩台上,然后连结起来,成为一个整体的。这样做有许多优点:1)施工快速;2)构件系预制,能延长施工季节,可以避免由于冬季施工而增加工程费用;3)可以利用机械,减少工数,保证质量等。因此,当有适当的装吊设备及运输工具时,应该尽量的修建这类装配式桥梁。现时一般的装配式钢筋混凝土桥上部构造,系按照苏联1954年公路桥涵标准图第10～11册(人民交通出版社有翻译本出版)修造的,跨径有7.5、10.0、12.5、15及20.0公尺五种。载重分汽-13拖-60和汽-18拖-80两种。净空为净-7。远些上部构造的主梁块件系丁形断面,主钢筋用5是钢做成的螺纹钢筋,混凝土标号为250到300号。所以钢筋和混凝土标号都比以往普通钢筋混凝土桥所用的高。5     

钱江四桥双层桥面钢-混凝土组合结构拱桥的时效性分析

主要研究了混凝土收缩徐变引起的钢与混凝土组合结构的内力重分布及施工模拟计算方法。对钱江四桥85m跨双层桥面系杆拱桥的施工控制结构分析表明，混凝土的时效性对钢一混凝土组合截面组合桥的内力有较大影响，所得结论对同类桥梁的设计、施工具有重要参考作用。     

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。     

长春预制装配式城市桥梁设计与施工

在城市桥梁建设中,传统现浇施工方案对环境和交通影响大,预制装配桥梁施工速度快、环境污染小,是绿色建造的体现。长春某高架桥梁采用预制装配式方案,上部结构采用预制装配式预应力混凝土小箱梁和装配式钢箱梁,下部结构采用预制装配式三节段盖梁和分节预制墩柱,实现了绿色工程建设,着重介绍了预制装配式桥梁上下部结构设计和施工要点。     

大跨度钢—混凝土组合箱梁施工技术

上海长江隧桥工程105m钢—混凝土组合箱梁是目前国内最大的组合结构连续箱梁，采用梁场预制，大型浮吊海上长距离运输、架设的先进施工技术。简要介绍施工工艺流程及关键施工技术。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥在我国的研究进展及应用

波形钢腹板PC组合箱梁桥用波形的钢腹板取代混凝土腹板,是一种新型的钢与混凝土组合结构。该结构有效减小了恒载内力,提高了预应力效率,简化了施工步骤,近年来得到了国内外学者们的广泛关注。针对国内波形钢腹板箱梁桥力学性能、剪力连接件、体外预应力转向块及工程应用等方面的研究进展进行综述。认为我国此类桥梁的理论与试验研究尚不够完善,应加大对波纹钢腹板PC组合箱梁桥的推广和研究深度,并开展工程应用技术研究,形成相应技术标准,指导和推动该类桥型在我国的研究工作和工程应用。     

预制装配式波形钢腹板组合小箱梁的研究及应用

波形钢腹板组合小箱梁桥是一种新型钢－混凝土组合结构,采用波形钢板代替混凝土腹板或加劲平钢板。针对高架桥梁,提出了预制装配式波形钢腹板组合小箱梁设计方案,针对其进行经济技术分析,并结合上海市沿江通道西延伸(富长路~江杨北路)改建工程项目,进行了实际应用。通过研究及应用,表明该类型结构具有预应力效率高、结构各部分受力明确、施工速度快、综合造价低及造型美观等优点,值得进一步在高架桥梁中推广和应用。     

波形钢腹板PC箱梁桥施工工艺研究

针对波形钢腹板PC(预应力混凝土)箱梁桥传统节段悬臂浇筑施工中存在的问题,将波形钢腹板预制装配化施工和异步悬臂浇筑施工工艺相结合,开发一种预制装配化波形钢腹板PC箱梁桥节段悬臂施工方法,将传统工艺中在空中悬臂完成的节段悬臂浇筑及底板与波形钢腹板连接施工作业转变为工厂化预制,降低节段悬臂施工中高空作业工序组织难度,并通过与传统施工工艺工期和经济效益对比分析其推广价值。     

高性能钢管混凝土组合桁梁桥

提出一种新型桥梁结构形式——高性能钢管混凝土组合桁梁桥。从结构性能方面阐述该组合桁梁桥高效传力机制、高性能结构构件及节点力学性能,从预制件划分、存放、运输、拼接方面阐述组合桁梁桥高效装配施工性能,从防灾性能方面对组合桁梁桥与混凝土梁桥进行抗震性能有限元对比分析,从耐久性能、可维护性能及环保性能方面论述组合桁梁桥良好的服役性能。结果表明：高性能钢管混凝土组合桁梁桥各杆件受力明确,杆件材料利用率高,结构刚度大,当结构跨径达到80 m时,用钢量指标仍在400 kg·m^-2以下;PBL加劲型等宽钢管混凝土节点可有效改善节点传力性能、静力破坏模式及抗疲劳性能;PBL加劲型矩形钢管混凝土构件可改善钢混界面传力及钢管局部屈曲性能,有效提高构件承载力;组合桁梁桥主桁单元、桥面板单元、桥墩单元可在工厂标准化生产,预制构件单元质量可控,现场装配速度快,施工周期短;与混凝土箱梁桥相比,组合桁梁桥结构体系地震响应内力下降显著,反应谱分析中纵桥向墩底弯矩与剪力下降达94.0%、81.2%,时程分析中纵桥向墩底弯矩下降达91.6%;采用可更换桥面板构件、桥墩系梁构件使组合桁梁桥全寿命周期性能优异。可见,矩形钢管混凝土组合桁梁桥是一种装配式高性能桥梁结构体系,可为中国中等跨径公路装配化桥梁设计提供参考。     

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。