新型钢—混凝土组合桁架桥非线性分析及力学特征研究

钢—混凝土组合桁架桥是一种整体性能良好、施工方便快捷的新型桥梁结构。以吉兆桥为例,基于空间杆系有限元理论,建立该桥的整体力学模型,研究了13种主要设计荷载下桥梁的受力和变形特征。通过和设计规范比较,说明桥梁的力学指标满足规范要求,且钢-混凝土组合桁架桥有较好的受力性能。     

连续组合梁桥结构设计探析

近年来,在我国许多城市道路建设中越来越多的采用钢—混凝土组合梁桥。连续组合梁桥具有结构轻巧美观、跨越能力大、施工快速方便和不中断交通等特点,其在建设中的技术要求也比较高。组合结构桥梁通过将抗拉性能强的钢材和抗压性能好的混凝土合理的应用于构件的受拉区和受压区,在很大程度上追求使用的高性能及实用经济性。将对钢—混凝土组合梁的概念进行探讨,从而分析连续组合梁桥的结构设计。     

浅析钢桥面组合铺装结构性能

通过对包括沥青混凝土的3种组合铺装结构高温稳定性能、低温弯曲性能、疲劳性能以及防水材料性能的综合研究,对比环氧沥青与浇筑式组合结构、与双层环氧铺装结构的性能差异,通过试验验证不同类型的组合铺装结构作为钢桥面铺装的技术性能,提出组合铺装结构作为钢桥面铺装的建议。     

新型正交异性钢板-STC组合桥面结构研究与应用

为综合解决钢桥面体系中正交异性钢桥面结构疲劳开裂和沥青混凝土铺装层易损两种病害问题,本文提出了新型正交异性钢板—超高韧性混凝土(STC)组合桥面结构,基于广东省肇庆市马房大桥,开展了新型正交异性钢板—STC组合桥面结构足尺模型试验。试验结果表明,STC具有良好的抗拉性能,其最大拉应变达到955με而未出现开裂,因而能够适应马房大桥上的受力状态。2011年,新型正交异性钢板—STC组合桥面结构成功应用于马房大桥第11跨,各道施工工序均方便可行,且现浇的STC层经高温蒸汽养护后,未出现任何收缩裂缝。同时,实桥检测表明,增设STC层后,桥面系的局部刚度显著提高,车载引起桥面系构件中的局部应力降低了80%—92%,将有助于提高桥面系的抗疲劳寿命。     

钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

钢腹杆-混凝土新型组合箱拱桥试设计

介绍了大跨度混凝土拱桥的发展现状,提出了用钢腹杆代替混凝土箱拱截面中的混凝土腹板,形成钢腹杆混凝土新型组合箱拱桥的构思.介绍了钢桁腹杆混凝土组合结构在梁桥中的应用情况.以主跨160 m的福建宁德岭兜混凝土拱桥为结构原型,进行了钢腹杆混凝土组合拱桥的试设计,并采用有限元方法进行了结构计算分析.结果表明,试设计桥梁满足设计要求且较混凝土拱桥减小拱圈自重约32%.初步研究表明,钢腹杆混凝土组合箱拱通过减轻自重,减小了拱圈内力,有利于悬臂施工,可提高抗震性能,是一种具有应用前景的新型组合拱结构.     

钢-混凝土双面组合连续梁自振特性研究

对钢-混凝土双面组合连续梁的自振特性进行分析研究。分析中分为三种特定工况：工况一和工况二假设钢梁与混凝土完全组合,但工况二内支座处上混凝土板受拉开裂;工况三假设上混凝土板受拉开裂,且考虑钢梁与混凝土板间的滑移效应。采用平面梁的集中质量法和三维有限元模拟分析分别得到了一两跨钢．混凝土双面组合连续梁模型在三种工况下的自振频率及振型,二者吻合良好。     

钢混凝土连续组合梁负弯矩区抗裂设计优化研究

虽然钢混凝土连续组合梁桥在支座处负弯矩区混凝土桥面板处施加了预应力,但仍然存在桥面板拉应力过大导致混凝土开裂的问题。为解决这一难题,以山东省广饶县小清河特大桥2 号主桥为例,在对钢混凝土连续组合梁桥的设计难点及其相关技术措施进行评价的基础上,基于部分组合技术及桥面板混凝土分步浇筑技术,对钢混凝土连续组合梁桥的支座处负弯矩区的受力性能进行优化设计。基于Midas Civil 有限元模型,重点对该组合梁桥负弯矩区的抗裂性、支点反力及全桥刚度进行研究。研究结果表明:同时使用部分组合技术和桥面板混凝土分步浇筑技术,桥梁营运期内负弯矩区混凝土桥面板始终受压;仅采用部分组合技术或桥面板混凝土分步浇筑技术,桥梁营运期内负弯矩区混凝土桥面板受到拉应力作用,且拉应力较大。由此可知,综合使用部分组合技术和桥面板混凝土分步浇筑技术,可以有效降低钢混凝土连续组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力,防止混凝土桥面板开裂,改善桥梁耐久性。     

基于一阶优化方法的钢-混凝土组合索塔锚固区结构设计

研究了斜拉桥内置式钢锚箱钢-混凝土组合索塔锚固区的结构优化设计。建立以索塔锚固区典型节段的建造成本和水平承栽力为综合目标的多目标优化模型,以索塔混凝土塔壁的厚度、钢锚箱侧板尺寸、塔壁配筋为设计变量,建立设计变量与满足塔壁裂缝宽度、塔内钢筋配筋率、钢锚箱屈服强度要求的状态变量之间的约束关系,采用一阶优化分析方法确定钢-混凝土组合索塔锚固区最优结构尺寸,得到了钢-混凝土组合索塔锚固区设计的最优方案。优化结果显示：针对索塔锚固区的钢锚箱侧板与混凝土塔壁形成的组合结构承受斜拉索水平力的特点,建立以建造成本和水平承载力为综合目标的优化模型是合理的,充分发挥了钢材和混凝土两种不同材料的性能,有效的控制塔壁混凝土裂缝产生。     

钢-混凝土组合结构的研究与实践

研究了钢-混凝土组合结构的类型,各种组合结构的组成方式及受力特点,指出充分利用钢和混凝土两种材料各自优势,进行优化组合,可以创造出各种经济效益好、性能优越的结构来。探讨了组合结构在工程实践中的应用情况,最后探讨了需要进一步研究的问题。     

预应力钢混连续梁桥钢混结合段局部应力分析

预应力钢砼混合连续梁桥作为一种新型组合结构,它要求把钢梁和混凝土梁连接成共同受力的连续的结构体系,以便顺畅地传递各种荷载。以某钢-预应力混凝土组合连续梁桥为背景,针对钢混结合部受力复杂的特点,采用空间有限元的分析方法,建立此桥的钢混结合段的局部有限元模型,并在相关荷载工况下进行分析计算。根据计算结果,分析该桥的应力分布情况,结果表明钢混结合部分存在少数应力超过允许值,但是高应力集中于极小的区域,而结构整体上则处于较小较平均的应力状态下,对整个桥梁以及钢混结合段的整体使用性能安全影响很小。     

波形钢腹板混凝土组合箱梁基本力学特点分析

波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的结构形式.以国内外相关理论、试验研究以及实桥设计与施工资料的收集分析为基础,结合计算得到波形钢腹板PC组合箱梁桥的构造及受力特点,分析得出该种桥型相对于预应力混凝土箱梁桥诸多的优越性.研究表明,该种箱梁结构形式充分利用了混凝土和波形钢板的材料特点,能够有效实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程量,同时解决混凝土腹板出现斜裂缝的问题,方便施工.     

钢箱-环氧混凝土组合梁弯曲性能试验研究

从抗弯性能、延性以及极限承载力等3个方面对钢箱-环氧混凝土组合梁及钢箱-普通混凝土组合梁进行对比试验。试验结果表明,钢箱-环氧混凝土组合梁具有更好的弯曲性能、延性以及极限承载力。     

钢管混凝土系杆拱桥叠合梁局部应力分析

采用ANSYS11.0,对某下承式单索面钢箱叠合梁钢管混凝土系杆拱桥的叠合梁进行了局部分析,重点关注混凝土桥面单向板和叠合梁钢板在车辆荷载作用下的应力大小和分布情况。通过实际计算分析,给出了桥面单向板在对称布载和偏载作用下产生的拉应力的范围和大小以及叠合梁钢板的最大mises应力,为相似结构的设计与施工提供参考。     

钢-混双面结合梁负弯矩区抗弯强度计算探讨

对钢-混双面结合连续梁负弯矩区抗弯强度进行了研究,并对梁截面塑性中和轴位于钢梁腹板、钢梁受压翼缘及混凝土受压翼缘的几种可能出现情况,分别推导得到了负弯矩区抗弯强度计算公式。初步了解和认识了这种新型结构的性能,有利于研究工作的进一步展开。     

波纹钢腹板PC组合箱梁的抗剪连接键分析

波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-砼组合结构,由于其良好的受力性能在日本和欧美得到了广泛应用,其优势在于它充分利用了钢和砼的材料特点.而抗剪连接键是能否为结构提供足够完整的组合作用的一个决定因素,本文介绍了波形钢腹板PC组合箱梁抗剪连接键的受力性能分析与设计计算方法,并介绍了国内首座波纹钢腹板公路桥———大堰河中桥的抗剪连接键的计算实例.     

某曲线钢-混凝土组合梁桥的静力性能分析

钢-混凝土组合结构由于具有减小构件截面尺寸,增加构件和结构的延性等优点被越来越广泛的应用于城市桥梁中,其中钢箱梁加混凝土桥面板的组合形式是现在应用很广泛的一种形式.北京南站进站立交作为北京南站改扩建工程的一部分,其结构形式为曲线型钢-混凝土组合梁.目前曲线型钢-混凝土组合型梁的计算理论尚不完善,需要采用专门的有限元软件进行分析,介绍了该桥的设计情况、技术特点,并且采用了通用有限元软件ANSYS静力计算模块分析了进站立交的其中一个分联的受力情况,并将分析结果与设计软件结果相比较,通过分析表明该分联的设计满足现行规范的要求.     

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、环向应力-应变关系以及核心混凝土的轴向应力-应变关系、径向应力-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。     

大跨径三榀式钢管混凝土拱桥静载试验研究

三榀式钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁发展的新技术。文中根据桥梁荷载试验的要求,针对某跨径为144m的三榀式钢管混凝土拱桥制定详细的静载试验方案。为了与试验结果进行对比,采用梁单元建立了该桥有限元空间模型,按照荷载试验方案中的工况进行了静力分析,将计算结果与试验结果进行了比对。研究表明:采用钢混组合材料模拟法将钢管混凝土按单一的组合材料来进行计算,较为准确地计算了钢管混凝土的内力和应力;是否考虑施工阶段对三榀式钢管混凝土拱桥的受力影响很小,因此可以采用一次成桥的简化方法计算结构内力;在对三榀式钢管混凝土拱桥进行位移变形分析时,应充分考虑施工阶段对结构挠度变形的影响;该桥在试验荷载作用下,结构处于弹性工作阶段,结构强度和刚度能够满足设计要求。