钢管混凝土拱桥结构静动力分析

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件.目前钢管混凝土拱桥已建成100多座,而关于钢管混凝土拱桥在结构设计、分析方面则仍存在许多不足,如钢管与混凝土的传力机制、钢管与混凝土的有效共同工作等同题.该文主要对钢管混凝土拱桥的空间受力特点进行研究,建立了相应的有限元分析模型...     

钢管混凝土偏心受压应力-应变关系模型研究

提出钢管混凝土偏心受压应力-应变关系的纤维单元模型。钢管采用一维四段直线的应力-应变关系,混凝土采用以一维形式表达、考虑钢管与混凝土相互作用的应力-应变关系。提出了偏心受压的钢管混凝土考虑钢管径向应力梯度对紧箍作用影响的核心混凝土的应力-应变关系模型。最后应用提出的钢管混凝土偏心受压应力-应变关系,对钢管混凝土偏心受压柱和钢管混凝土拱面内受力全过程进行了计算分析。     

装配式空心钢管混凝土拱桥可行性研究

为减小大跨度钢管混凝土拱桥自重,提高大跨度钢管混凝土拱桥的施工便利性,提出使用预制空心钢管混凝土构件代替实心钢管混凝土构件作为大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的新思想。该文采用有限元分析方法对某特大桥进行了试设计研究,建立空心钢管混凝土拱桥模型和实心钢管混凝土拱桥模型,在不同工况组合条件下,对两者拱肋内力、挠度进行了分析比较,使用现有规范的计算公式进行承载力验算。结果显示:空心钢管混凝土方案与原实心钢管混凝土方案相比,拱肋各杆轴力有明显减少,不同杆件、不同主拱圈截面弯矩有减少亦有增加,不同方案对挠度的影响不大,空心钢管混凝土构件均满足承载力要求。分析结果表明空心钢管混凝土代替钢管混凝土的新思想具有可行性,可以减小大跨度拱桥整体自重,减少混凝土用量,降低拱肋上、下弦杆轴力,在提高大跨度拱桥整体力学性能和经济性方面具有一定优势。     

钢管混凝土收缩、徐变性能试验研究

以茅草街钢管拱桥为背景,模拟实桥钢管拱尺寸与应力状态,进行了2年多的钢管混凝土收缩、徐变室内试验研究;测出素混凝土、钢管核心混凝土收缩、徐变发展规律,并与各种公式计算值进行比较,提出了收缩、徐变计算模式;建立了计算钢管混凝土收缩、徐变效应的近似估算式,可为钢管混凝土拱桥的设计提供参考。     

钢管混凝土脱空的探讨

对影响钢管混凝土脱空的钢管混凝土轴压、钢管温度上升、核心混凝土温度下降等3种因素进行分析，根据钢管与核心混凝土间的粘结强度建立了临界条件，数值计算表明3种因素中核心混凝土温度下降虽容易引起钢管混凝土脱空。对钢管混凝土脱空程度进行了分析并提出了防脱空的工程处理措施。     

脱粘对桁架式钢管混凝土拱肋刚度影响研究

定量分析了钢管与核心混凝土之间的脱粘对桁架式钢管混凝土拱桥整体刚度的影响程度.基于完全脱粘计算模型,以一桁架式钢管混凝土悬臂梁为例,揭示了脱粘使桁架式钢管混凝土拱肋抗弯刚度降低的机理.采用有限元方法,以一桁架式钢管混凝土拱肋为例,分析了在完全脱粘情况下矢跨比、桁高、钢管壁厚和荷载作用方式对桁架式钢管混凝土拱肋刚度的影响...     

PBL加劲肋对钢管混凝土拱肋受压节点受力性能的影响分析

由于钢管与混凝土之间的黏结力非常有限,极易在节点处产生钢管与混凝土界面滑移即脱黏,严重降低拱肋的承载能力。在钢管混凝土拱肋内置PBL加劲肋可提高节点处钢管与混凝土界面黏结力,增强钢管混凝土协同工作能力。该文以某钢管混凝土拱桥为例,对拱肋节点进行了非线性分析,探讨了PBL加劲肋对节点破坏形式、极限承载力、钢管的应力分布等力学性能的影响。结果表明:内置PBL加劲肋可增强钢管与混凝土界面黏结力,便于使拱上立柱产生的水平力由钢管和混凝土共同承担,有效提高了节点承载力。内置PBL加劲肋是对钢管混凝土拱肋节点的一种有效改进形式。     

钢管混凝土粘结强度的影响因素分析

钢管混凝土由于具有许多优点,因而在工程中得到越来越多的应用。本文对钢管混凝土界面粘结强度的影响因素进行了分析,涉及截面形状、钢管的径厚比、长细比、含钢率、套箍系数、混凝土强度、混凝土的收缩膨胀性、养护条件、龄期、混凝土浇注方式、钢管混凝土的受力状态等各个方面,可为实际桥梁工程建设中提高钢管混凝土粘结强度提供参考。     

刘家峡大桥桥塔钢管微膨胀混凝土施工技术

以刘家峡黄河大桥钢管微膨胀混凝土施工为依托,介绍了桥塔钢管微膨胀混凝土施工质量控制关键环节,通过现场试验确定微膨胀混凝土配合比参数和施工方案,制定并实施钢管混凝土在拌和、泵送、浇筑振捣、施工缝处置等过程中的控制要点,钢管微膨胀混凝土施工技术在刘家峡大桥的成功应用,标志着大直径钢管混凝土施工技术有了进一步的突破.     

复合钢管混凝土柱抗震延性分析

通过分析钢管混凝土强度提高的机理,对复合钢管约束混凝土的套箍系数计算提出建议。基于已有的复合钢管混凝土柱试验,采用通用非线性有限元软件ABAQUS建立了复合钢管混凝土的有限元模型。有限元分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了设计名义轴压比、径宽比、套箍系数等参数对复合钢管混凝土柱位移延性系数的影响,得到了影响外层混凝土与核心混凝土之间轴力重分配和复合钢管混凝土柱位移延性的关键参数。通过回归分析,得到反映各关键参数影响的复合钢管混凝土位移延性系数的简化计算公式,为复合钢管混凝土柱设计中的延性计算提供参考。     

公路隧道钢管混凝土拱架承载力评价指标及合理选型研究

钢管混凝土具有强度高、塑性韧性好等特点,为促进钢管混凝土结构在隧道工程中的应用,针对当前对钢管混凝土拱架承载力评价指标研究不足以及钢管选型难的问题,通过对50种不同直径、壁厚的钢管混凝土拱架承载力的理论计算与数值模拟对比分析,对公路隧道钢管混凝土拱架承载力评价指标及合理选型进行研究。主要结论如下:1)相比于钢管面积、含钢率、钢管惯性矩,钢管的抗弯截面系数作为综合指标能较好地表征钢管与钢管混凝土拱架承载力之间的关系,建议作为评价钢管混凝土拱架承载力的指标; 2)基于文中的研究依据,拟合钢管抗弯截面系数与钢管混凝土拱架承载力公式,以及钢管混凝土初期支护承载力与钢管混凝土拱架承载力公式; 3)钢管直径比钢管壁厚对钢管混凝土拱架承载力的影响更大,直径大、壁厚小的钢管混凝土拱架不但具有更高的承载力,而且具有更经济的钢材用量; 4)钢管混凝土拱架建议按照增大钢管直径增加钢管壁厚提高核心混凝土强度等级的优先级进行选型设计。     

自密实补偿收缩混凝土填充钢管约束 RC柱的轴压性能

为研究自密实(SCC)补偿收缩混凝土填充钢管加固桥墩的轴压性能,研配了自密实补偿收缩混凝土,将其作为混凝土短柱和钢管之间的填充混凝土。制作外包钢管填充自密实补偿收缩混凝土加固混凝土短柱试件,以有无钢管外包约束、填充层混凝土强度、混凝土柱高度、核心混凝土直径、钢管壁厚度以及填充层厚度为试验参数,探究其对试件破坏模式、荷载—竖向相对位移曲线、钢管荷载—应变曲线的影响。在一定范围内,增大钢管壁厚度和核心混凝土直径能大幅度提高极限承载力;填充层起黏结和传力作用,对非全截面加载试件极限承载力无显著影响。验证了Mander公式对试验模型有良好的预估效果。     

南昌生米大桥拱肋施工质量控制

以南昌生米大桥（主桥为中承式钢管混凝土系杆拱桥）为例,探讨了钢管拱制作及防腐、钢管拱拱肋大型膺架整体吊装架设施工方法、钢管拱拱肋焊接、钢管拱内混凝土配制与现场浇筑、钢管防护涂层施工中需要注意的问题,进而提出大跨钢管混凝土拱桥各施工阶段质量控制要点。     

目录

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。     

钢管混凝土拱桥初应力问题

钢管混凝土结构在施工过程中会在钢管内产生初应力,因此综述了钢管混凝土柱的初应力问题和现有构件的研究成果,并在此基础上分析了几座已修建的不同跨径及截面形式的钢管混凝土拱桥的初应力度的范围,同时对钢管混凝土拱桥的初应力问题进行了初步探讨,最后提出了钢管混凝土拱桥初应力问题的研究方向及建议。     

路桥工程中钢管桁架梁自密实混凝土的施工技术

近年来,路桥工程中钢管混凝土结构日益增多,尽管钢管混凝土施工工艺十分复杂,但是其综合了钢材与混凝土材料的优点,适用于现代化工程建设,可满足土木工程结构的大跨度、重负荷要求。分析了路桥工程钢管自密实混凝土施工技术难点,对自密实混凝土的配合比设计进行探析,结合工程实例对钢管桁架梁自密实混凝土施工技术进行了阐述。     

横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴压力学性能

横肋波纹板-方钢管(CPST)约束混凝土柱是由横肋波纹板与四角钢管焊接而成,并在腔内浇注混凝土形成的横肋波纹板约束核心混凝土、方钢管与混凝土共同承担轴向荷载构件。为了研究横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱的轴压性能,开展了3根横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴心受压试验。由于横肋波纹板具有较高的侧向刚度,核心混凝土能够得到较好的约束,但波纹板基本不承担轴向荷载,试件最终的破坏形式依次为方钢管局部屈曲、横肋波纹板向外鼓曲、方钢管内混凝土及核心混凝土均被压碎。在此基础上,利用ABAQUS分析了6类关键参数:混凝土的强度、正方形钢管/横肋波纹板的壁厚和抗压强度、钢管的截面尺寸。研究结果表明:如果提高混凝土强度,则抗压承载力提高,而延性降低;方钢管的厚度增加对柱的承载力和延性均有提升;方钢管的强度变高,承载力也随之提高;如果增加横肋波纹板的厚度,则承载力、延性都提高;横肋波纹板强度的变化对承载力影响不大,对延性有所提升;随着方钢管外截面尺寸变大,承载力呈现出提高的趋势。最后,基于Mander等提出的约束混凝土抗压承载力计算公式,通过引入综合影响变量,提出了计算横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱抗压强度的公式,期望为工程实践提供指引。     

脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥受力性能的影响

采用平面应变理论推导了轴向压力、温度荷载、收缩应变作用下钢管和核心混凝土界面拉应力的计算公式;提出了钢管混凝土拱桥完全脱黏的计算模型,分析了脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥内力、刚度和面内极限承载力的影响;提出了采用内法兰构造在有限点限制钢管与核心混凝土相对滑移的脱黏对策,并以茅草街大桥实测数据对内法兰构造的有效性进行了验证。结果表明:脱黏使桁架式钢管混凝土拱桥钢管内力增大,结构刚度降低,面内极限承载力下降;在有限点设置内法兰构造使得脱黏之后桁架式钢管混凝土拱桥的受力性能与黏结良好时比较接近。     

芷江舞水大桥C50钢管微膨胀混凝土配合比设计

结合芷江县舞水大桥钢管混凝土工程,通过对混凝土强度,工作性能和膨胀率等影响因素综合设计,控制钢管混凝土含气量,制备出C50自密实微膨胀钢管核心混凝土,结果表明:自密实微膨胀钢管核心混凝土的工作性能、黏聚性、匀质性均良好,3 d抗压强度达到43 MPa,28 d钢管密闭条件下膨胀率大于2.1×10-4,28 d弹性模量≥3.8×104MPa,满足了设计施工要求,有效地解决钢管混凝土普遍存在的脱黏现象。     

钢管混凝土拱桥钢管拱肋的放样分析方法

钢管混凝土拱桥施工过程中,钢管拱肋的加工、拼装、焊接等工艺的控制,对于保证钢管混凝土拱桥拱轴线的准确定位是十分重要的。本文结合某钢管混凝土拱桥实例,介绍了钢管拱肋的放样分析及采用计算机控制进行放样的方法。