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。     

黄河上建世界最大跨度波形钢腹板组合桥梁

兰州碧桂园雁北黄河大桥,设计为波形钢腹板混凝土组合箱梁,主跨达165m,是世界同类型跨度最大的桥梁。 波形钢腹板混凝土组合箱梁,是用波折形薄钢板代替箱梁混凝土土腹板的一种新型钢-混组合结构。它可以大幅减轻箱梁的自重,减少下部结构工程量,从而降低造价,实现桥梁的轻型化,彻底解决了传统的预应力混凝土箱梁腹板开裂、施工速度慢等问题,提高了结构的稳定性,强度及材料的使用效率。该类桥型一出现就引起了工程界的广泛关注。     

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。     

钢-混凝土组合桥面板计算分析

钢-混凝土组合桥面板是通过剪力连接件将混凝土和钢梁结合在一起的一种新型组合结构。以某一特大跨度悬索桥钢-混凝土组合桥面板为例,介绍了钢-混凝土桥面板设计的基本方法,并进行了有限元计算,结果表明设计满足规范要求。     

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。     

波形钢腹板-钢管组合箱梁受力性能分析

结合传统波形钢腹板组合箱梁和钢桁架的优点,将传统波形钢腹板组合箱梁下缘混凝土底板改进为钢管桁架结构,提出一种波形钢腹板-钢管组合箱梁新型结构形式。该结构充分发挥材料优势,具有自重轻、抗震性能好、结构抗裂性和整体性能优异的优点,同时施工方便,施工工艺灵活,更适合在城市中、小跨径梁桥中使用。将该组合结构应用于某一实际工程中,采用有限元软件对其抗弯性能和结构模态进行分析,并对比研究了钢管内填充混凝土与否对结构受力性能的影响。结果表明:钢管内填充混凝土可以有效增加结构整体刚度,改善结构受力。分析成果应用于工程设计和施工,取得了良好的工程经济效益和社会效益,可供类似工程进行参考借鉴。     

钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁方案研究

为实现对既有箱梁最大限度的保留利用,以某高速公路互通立交匝道桥为背景,对钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁的方案进行研究。该方案通过在原箱梁两侧安装空腹式钢悬臂和钢混组合桥面板的方法,在实现拓宽目标的同时,对原桥的箱梁进行了最大限度的保留利用,并在不设置横向预应力的条件下实现最大悬臂2.875m。通过有限元参数分析确定了该桥钢悬臂的合理布置间距为2m,钢悬臂与混凝土箱梁连接面上锚栓设计时应考虑内力分布不均匀情况。同时,验证了采用带纵肋钢板作为桥面板底模是可行的,但应重视混凝土收缩徐变对组合桥面板的内力重分布的影响。     

正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的压弯性能

针对传统正交异性钢桥面板疲劳开裂及沥青铺装破损桥梁工程两大难题,对有望应用于大跨度桥梁中的正交异性钢-混凝土组合桥面板的力学性能进行了试验及理论研究.为探究适用于组合梁斜拉桥的正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的受力性能,设计并制作了6个带U肋的正交异性钢-混凝土组合桥面板足尺试件,进行了轴向压力和弯矩加载试验,研究了...     

中等跨径波形钢腹板组合箱梁的配束方式研究

与传统混凝土箱梁相比,波形钢腹板组合箱梁具有受力明确、自重减轻、彻底解决腹板开裂等明显技术优势,势必将获得更大的应用。该文针对不同跨径范围的组合箱梁,研究了波形钢腹板组合箱梁的布束设计原则,提出了3种布束方案及其相应的跨径适用范围;为了推广其在中等跨径梁桥的应用,以一座跨径30m箱梁为例,提出了全体内束、并减少主梁片数等结构设计措施,采用先简支后连续的施工方法,完成分析,并在关键技术、施工、经济等多方面与传统混凝土箱梁进行了对比。结果表明:与传统混凝土箱梁相比,中等跨径波形钢腹板组合箱梁在施工、经济性上具有一定的技术优势。     

钢—混凝土连续组合桁梁桥受力性能优化

为有效改善钢-混凝土连续组合桁梁桥负弯矩区受力性能,以天津海河吉兆桥为例,总结连续组合桁梁桥的主要设计难点,并对传统的解决方案进行评述,在此基础上提出综合采用部分组合技术、双重组合技术以及优化施工工序3项措施对吉兆桥进行优化设计.采用MIDASCivil软件建立吉兆桥边上1榀组合桁架有限元模型,进行施工全过程分析,检验3项优化措施的有效性.对比分析结果表明,采用此3项技术措施可使混凝土桥面板在荷载短期效应组合下始终受压,下弦杆钢板最大压应力相比不灌混凝土方案降低了约25％.可见,合理采用此3项技术措施可显著降低钢-混凝土连续桁梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力和下弦杆钢板的压应力,从而有效避免混凝土桥面板开裂,改善下弦杆的稳定性.     

昌平钢-混凝土结合连续刚构桥的设计与施工

昌平跨线桥采用两联跨度为(37+60+79+42.5)m及(42.5+79+42.5)m的钢-混凝土结合连续刚构型式.该桥主梁为钢-混凝土结合梁,钢箱梁采用单箱单室直腹板截面,桥面板为钢筋混凝土结构,钢箱梁在中墩处与混凝土墩身固结,下部结构墩柱均采用矩形桥墩.采用有限元程序MIDAS Civil建立全桥空间结构计算模型,对该桥进行静力计算分析,结果表明钢箱应力及结构强度均满足规范要求.为减少对桥下交通的影响,该桥钢箱梁采用工厂预制、现场吊装的方法施工,预制桥面板按先跨中后支点的顺序施工,采用间断法安装.     

波形钢腹板PC组合箱梁力学性能研究

波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,这种结构能够实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程量.同过设计制作波形钢腹板PC组合箱梁和静载试验研究,得到了一些有价值的结果,为进行波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计和施工提供了经验.     

大跨径波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥力学性能分析

在波形钢腹板-PC组合箱梁基础上,利用高强UHPC材料替换混凝土翼缘板以构建新型的波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥.基于珠海前山河大桥设计原型,设计波形钢腹板-UHPC组合连续箱梁桥,对其力学性能和经济性进行分析,并与实桥原型设计和PC箱梁方案对比分析.研究表明:①波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥可大幅降低结构自重,最大悬...     

钢-混组合梁预应力镂空桥面板吊模法施工

天津海河吉兆桥设计为钢桁架与混凝土桥面板组成的钢-混凝土组合结构形式,混凝土桥面板位于钢桁架大面积镂空部位。通过比选,采用吊模结构,与钢桁架上弦杆组成桥面板的整体承重体系,进行混凝土浇筑。该工艺施工速度快、周转率高,不仅解决了跨海河施工支架搭设难题,也使模板更加贴合混凝土桥面线形。从整体吊模在钢-混凝土桥梁的应用和混凝土桥面板施工工艺等方面展开论述,有关经验可供相关专业人员参考。     

GFRP—混凝土—钢组合梁桥的设计与应用

GFRP-混凝土-钢组合梁桥是一种新型桥梁结构,结构中的GFRP板可以有效减少混凝土碳化、钢筋锈蚀,并显著改善组合板的受力,从而提高桥面板的长期性能,并进一步提高组合梁桥的使用寿命。该文结合预应力GFRP-混凝土-钢组合连续梁桥的工程实践,介绍了GFRP-混凝土-钢组合梁桥的传力机理、GFRP板的截面设计、GFRP-混凝土界面处理、GFRP板对桥面板受力性能改善等内容。     

新型大纵肋正交异性钢—混凝土组合桥面板疲劳特性研究

由结构体系和受力特性共同决定,大纵肋正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊缝以及纵肋与横隔板焊缝疲劳问题突出,是结构疲劳性能的控制部位。引入组合结构桥面板理念,通过在其顶板上铺设混凝土结构层组成新型组合桥面板,探索改善上述控制部位疲劳性能的新途径及其可行性,并通过与传统正交异性钢桥面板和薄层RPC组合桥面板两类关键疲劳易损部位的对比研究,验证其抗疲劳性能的优越性。研究结果表明,所提出的新型大纵肋正交异性钢—混凝土组合桥面板通过将混凝土结构层与正交异性钢桥面板组成协同受力体系,能够有效增强桥面板的整体受力性能和关键疲劳易损部位的疲劳性能,其典型疲劳易损部位的应力幅显著小于传统的正交异性钢桥面板,其疲劳性能优于传统的正交异性钢桥面板,是具有较好推广应用前景的新型桥面板结构形式。     

钢-混凝土组合结构在沈阳市东西快速干道工程中的应用

沈阳市东西快速干道工程为减少满堂支架施工对路口交通的影响 ,同时 ,也为了保证整个高架桥梁高一致 ,决定采用钢 -混凝土组合结构。针对该结构的负弯矩区桥面板易引起开裂的问题 ,提出各种处理方法 ,并据此予以结构设计。     

桥面板干湿混合接缝在组合梁斜拉桥中的应用研究

为提高组合梁斜拉桥混凝土桥面板横向预应力的施加效率,减少桥面板的纵向裂缝,提出一种可在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力的干湿混合接缝新型桥面构造。以鳌江特大桥为工程背景,采用通用有限元软件ANSYS建立局部有限元模型,计算比较传统湿接缝桥面板和新型干湿混合接缝桥面板的预应力施加效率。在鳌江特大桥上设置试验段应用干湿混合接缝新型桥面构造,现场测试施工阶段混凝土桥面板应力变化情况。结果表明:组合梁斜拉桥采用干湿混合接缝的新型桥面构造,可实现在混凝土桥面板与钢横梁结合前施加横向预应力,横向预应力施加效率提高了约70%,可减少混凝土桥面板纵向开裂;实桥测试中干湿混合接缝桥面板纵横向应力满足规范要求。     

钢-混组合梁桥桥面板铺装顺序优化设计研究

针对钢-混组合梁桥桥面板铺装中负弯矩区应力较大导致混凝土开裂的问题,以宁夏镇罗黄河特大桥主桥为依托工程,采用单向连续铺装法、双向对称铺装法、墩顶对称铺装法、皮尔格铺装法4种桥面板施工方法对钢-混组合连续梁桥桥面板铺装顺序进行研究,利用有限元分析软件建立全桥模型,模拟施工过程中桥面板铺装顺序,得到墩顶桥面板应力,并计算分析负弯矩区桥面板的最大裂缝宽度。结果表明,4种方法在成桥下钢箱梁的应力相差不大,采用皮尔格法铺装桥面板时,负弯矩区最大拉应力仅为0.2 MPa,最大裂缝宽度仅为0.07 mm,采用该方法能减小墩顶拉应力,有效控制裂缝宽度,确保成桥后结构整体安全、稳定。     

带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能

为综合解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出了由正交异性钢桥面板与薄层超高韧性混凝土STC组合而成的轻型组合桥面板结构。由于STC层显著提高了桥面板的刚度,因此可对结构进行优化。在带U肋轻型组合桥面板的基础上,提出了带大U肋的轻型组合桥面板方案。将此方案拟应用于某大桥,与原结构相比,用钢量基本不变,而面板-U肋-隔板三者间焊缝总长度减少36%,不仅降低了施工难度,也减少了焊接缺陷,进一步解决了钢桥面板疲劳开裂的问题。采用4种不同的结构体系,建立了钢箱梁节段有限元模型,基于热点应力法,对体系的6个典型疲劳细节进行疲劳验算。结果表明：在大U肋轻型组合桥面板中,6个疲劳细节的应力水平与传统U肋轻型组合桥面板接近,降幅效果基本一致;同时,通过计算说明了大U肋轻型组合桥面板具有良好的横向受力性能,其栓钉也具有足够的抗疲劳性能。为探究此轻型组合桥面板STC层的纵向弯拉性能,开展了负弯矩条带足尺试验,确定大U肋轻型组合桥面板的STC顶层名义开裂应力为24.1 MPa,远超STC层计算最大拉应力10.92 MPa。以上分析初步表明：带大U肋的轻型组合桥面板有较好的疲劳和静力性能。