两种FRP-混凝土组合梁对比试验及界面抗剪

为研究FRP型材-混凝土组合梁界面连接方式及界面抗剪计算方法,对FRP小型材和钢螺栓2种剪力键形式进行了对比研究.对1根纯FRP梁、2根剪力键为FRP小工字梁、3根剪力键为钢螺栓的组合梁进行了四点弯曲试验.对比不同梁的承载力、破坏模式、刚度等.研究了不同连接形式及连接程度对组合梁性能的影响.推导了界面纵向抗剪承载力计算公式.试验和理论研究结果表明：钢螺栓剪力键传递界面剪力的效率和极限承载力较FRP小工字梁剪力键高.     

千米级钢-UHPC组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥力学性能研究

为克服传统钢-混凝土组合梁斜拉桥自重大、跨越能力不足等缺点,解决钢主梁斜拉桥正交异性钢桥面板抗疲劳性差、铺装易损等问题,提出了主跨1 000 m钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥试设计方案;分析了组合梁斜拉桥静力性能及抗风性能;探索了主梁高度H、主梁宽度B、桥面钢顶板厚度t_steel、UHPC面板标准厚度t_UHPC、UHPC弹性模量E_UHPC、钢梁下翼缘板厚度t_f等对组合梁斜拉桥静力性能的影响规律及设计主要控制因素。结果表明：UHPC材料大幅提升了组合桥面板的抗压强度和抗裂强度,试设计方案满足结构静力强度要求,且采用较薄的UHPC面板能有效减轻主梁自重;钢梁压应力为主梁静力设计主要控制因素,增加主梁高度或钢梁下翼缘板厚度可有效降低钢梁压应力;采用钢-UHPC组合桥面构造的千米级开口断面组合梁斜拉桥可满足国内部分区域对桥梁颤振稳定性的要求。     

大跨钢-混凝土结合梁斜拉桥传力机理

为探讨大跨结合梁斜拉桥中钢主梁与混凝土板的传力机理,采用梁段模型试验与有限元数值分析相结合的方法,对观音岩长江大桥主梁的受力性能进行了研究.用有限元软件ANSYS建立标准梁段的空间有限元模型,对不同组合荷载作用下结合梁的应力分布进行了弹性分析;考虑材料的非线性特性和剪力钉荷载-滑移的非线性关系,对设计荷载组合下结合梁的力学行为进行了弹塑性分析.在此基础上,采用1:2的缩尺比例进行模型试验研究,测试了不同荷载组合下结合梁截面的应力.研究结果表明:在设计荷载组合作用下,混凝土板与钢主梁间的相对滑移较小,剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;结合梁截面应力基本满足平截面假定,钢主梁以抗弯为主,混凝土板承担较大截面压力.      

长寿命UHPFRC组合钢桥面板研究综述

从三方面归纳与剖析了超高性能纤维增强水泥基(UHPFRC)复合材料组合钢桥面板的研究进展,包括强韧性组合层选材、界面传力机制与损伤累积机理、设计方法与工程应用;总结了纤维类型、纤维掺量对UHPFRC轴拉性能和抗弯性能的影响规律,确定了支撑组合钢桥面板结构分析的多种本构模型;对比分析了热连接、冷连接和混合连接组合界面设计方式的技术特点,归纳了胶粘界面、冷连接剪力键界面与混合连接界面的传力机理试验与理论研究成果;总结了基于冷连接设计理念的组合钢桥面板在合理构造、设计方法、规范规程与工程实践等方面的研究成果,并探讨了长寿命组合钢桥面板的创新与发展方向。研究结果表明：单一或混杂纤维的掺入综合提升了UHPFRC的应变强化能力、弯曲变形能力、抗断裂能力、裂缝宽度控制能力和抗疲劳性能,轴拉条件下UHPFRC三线型简化本构模型有力支撑了组合钢桥面板的设计计算,弹塑性损伤本构模型可描述不可逆疲劳损伤累积;验证了冷连接组合界面的增韧效果与可靠性,新型剪力键既可以提高组合效应,也能增韧UHPFRC层,混合连接界面具有降低界面局部应力集中、提高整体界面抗剪刚度、改善界面传力、提升施工效率等综合技术优势,内聚界...     

钢桥面板在桁梁桥更新加固中的应用

介绍了正交异性钢桥面板在桁梁桥桥面板更新加固中的主要优势:重量轻、强度高、安装迅速,以及根除现有病害的细节构造。并且借助三维有限元模型分析,结合实桥试验,考察了钢桥面板与原纵横梁的协同工作状况。通过不同加载工况对比分析,认为更新的钢桥面板与原纵横梁叠合作用明显,增强了结构刚度,降低了纵横梁结构的应力,有效增强了既有桥梁的承载能力。     

钢桥面板有效宽度调整引起的截面特性计算

介绍了整体钢桥面板的受力三体系,并在介绍各国规范关于钢桥面板有效宽度的规定基础上,推导了由于考虑钢桥面板有效宽度所引起的截面特性的公式,这对于利用空间杆系模型计算桥面杆系应力是有益的。     

部分抗剪连接钢-混凝土组合梁抗弯极限承载力的实用计算方法

在承载力和变形许可的条件下,钢-混凝土组合梁采用部分抗剪连接可以方便施工、降低造价.由于没有考虑界面纵向滑移及竖向掀起效应的影响,钢结构设计规范中,部分抗剪连接组合梁抗弯强度的计算值在某些情况下将偏于不安全.通过对规范中部分抗剪连接和完全抗剪连接组合梁抗弯强度计算的对比分析,并结合国内4根部分抗剪连接组合梁的试验研究结果,建立了考虑界面纵向滑移及竖向掀起影响的部分抗剪连接组合梁受弯极限承载力的计算方法.计算结果表明,按照该方法得到的计算值与实测值吻合良好.     

超宽单索面组合梁斜拉桥桥面板横向应力研究

组合梁斜拉桥桥面板的截面宽度越来越宽,横向空间效应越来越显著,利用简化计算的方法往往不能正确地分析出横向应力的分布特点,对于宽跨比较大的主梁来说,应该采用空间有限元的方法分析桥面板的横向应力,确保结构设计的安全.运用这种方法,分析桥面板的横向应力分布,得出横向应力分布规律,希望对相关工程具有工程实际指导意义.     

考虑剪力滞效应的钢-混凝土结合梁位移闭合解

基于传统初等梁理论假设钢-混凝土结合梁的应力沿宽度呈均匀分布,而考虑剪力滞后效应影响,混凝土板和钢梁上、下翼板的应力沿宽度呈近似抛物线的分布状态.为了准确地估计钢混凝土结合梁的应力状态,对混凝土板和钢梁翼板分别取不同的剪力滞翘曲位移函数,运用势能变分原理,推导了钢混凝土结合梁考虑剪力滞效应的控制微分方程,并求出了其闭合...     

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.     

中等跨径装配式矩形钢管混凝土组合桁梁桥设计

优化了传统混凝土箱梁腹板与底板, 提出了装配式桥梁新型结构形式——矩形钢管混凝土组合桁梁桥, 从总体设计、主桁选型、横断面选型、桥面板选型、杆件选型、节点选型与连接构造方面介绍了其结构设计优化过程; 从桥梁的静力性能与地震响应、桥面板的有效宽度与负弯矩区力学性能方面对矩形钢管混凝土组合桁梁桥进行了有限元分析, 并将部分组合技术应用到负弯矩区桥面板连接件的设计中; 从技术性与经济性角度将矩形钢管混凝土组合桁梁桥与预应力混凝土箱梁桥进行了工程量和施工便捷性对比。研究结果表明: 矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构选型符合桥梁预制装配、快速建造的工业化要求, 主桁各杆件受力明确, 受力形态主要为轴向拉、压力; 负弯矩区桥面板有效宽度系数为0.899;采用部分组合技术可使桥面板轴向拉力下降75.3%, 有效地提高了桥面板的抗裂性能; 矩形钢管混凝土组合桁梁桥初始输入地震力占同等跨度预应力混凝土箱梁桥的58.9%, 说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥具有良好的抗震性能; 钢材用量、混凝土用量、上部结构质量与预应力混凝土箱梁桥的比值分别为1.241、0.485、0.575, 说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构轻巧, 材料利用率高, 工程造价低, 具有经济优势。     

不同连接程度板桁桥对混凝土板应力的影响

针对目前高速铁路应用较多的64m下承式板桁半结合桥,通过改变混凝土与钢桁梁之间连接刚度以及剪力键分布距离来分析比较其对混凝土应力的影响,计算表明,连接刚度的增加,混凝土板的轴向应力随之增加,但弯曲应力影响较小。通过剪力键布置间距减小,纵梁上方处混凝土板应力影响较大,而混凝土边缘以及中心线处应力影响较小。     

Π型截面主梁斜拉桥剪力滞效应试验研究

针对宜宾中坝金沙江斜拉桥,按1∶5的几何尺寸制作了Π型截面主梁预应力混凝土斜拉桥模型,对其剪 力滞效应进行了试验研究,并与有限元分析结果进行了比较,两者吻合.试验结果表明,Π型截面主梁斜拉桥悬 臂根部附近断面的剪力滞系数普遍大于跨中断面.      

加劲肋设置对斜拉桥混凝土双边箱主梁的剪力滞影响

以五河口混凝土斜拉桥为例,采用空间有限元建模的方法对混凝土宽体双边箱主梁设置加劲肋前后的剪力滞情况进行了分析,结果表明：设置纵向加劲肋后,双边箱桥面板剪力滞系数变化不大,双边箱间桥面板的剪力滞系数变化明显;桥面板设置2根纵向加劲肋后,主梁双边箱之间的桥面板剪力滞效应有所降低,在桥面板上设置3根纵向加劲肋效果不如设置2根纵向加劲肋,有可能使桥面板截面出现局部拉应力.     

钢一预应力混凝土混合连续箱梁桥钢箱长度参数研究

以钢一预应力混凝土混合连续箱梁桥——318国道长桥大桥为工程实例,针对钢一预应力混凝土混合连续箱梁桥的设计与构造、钢箱梁与混凝土箱梁的连接方式等特点,利用大型桥梁设计软件对实桥进行数值仿真分析．重点探讨钢箱长度参数变化下恒载与活载的力学特征,得到钢箱长度参数与反弯点位置关系的有关结论．     

钢-预应力混凝土混合连续箱梁桥钢箱长度参数研究

以钢-预应力混凝土混合连续箱梁桥——318国道长桥大桥为工程实例,针对钢-预应力混凝土混合连续箱梁桥的设计与构造、钢箱梁与混凝土箱梁的连接方式等特点,利用大型桥梁设计软件对实桥进行数值仿真分析.重点探讨钢箱长度参数变化下恒载与活载的力学特征,得到钢箱长度参数与反弯点位置关系的有关结论.     

大跨度斜拉桥钢箱梁非对称安装技术

介绍了辽宁滨海公路辽河特大桥斜拉桥钢箱梁非对称悬臂安装技术,通过对本桥方案箱梁非对称悬臂安装方案—边跨钢梁高支架上直接滑移就位连接、主跨钢梁逐段悬臂安装的方案可行性研究与实施,为同类型桥梁施工提供了很好的借鉴作用。     

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响, 建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型, 对其受力性能进行了分析。分析结果表明: 在承载能力极限状态下, 钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段, 不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下, 不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%, 不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见, 提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力; 材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小, 混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响; 弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显, 塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。     

装配式板梁铰缝加固效果的数值分析

根据装配式空心板铰缝的受力特点,对各种板梁铰缝加固方案的加固效果进行数值分析。采用有限元软件ANSYS建立空心板梁桥实体模型,模拟板梁桥在车道荷载作用下的受力状态,研究板梁加固前后空心板桥主要力学性能的变化规律,比较各种铰缝加固方式的力学效果。由分析结果可知,各种加固方案均能在不同程度上恢复和提高板梁的横向刚度,在板梁底缘粘贴钢板最能改善铰缝的受力性能,但施工方便性不够;在板梁上缘粘贴钢板的方案加固效果最不理想;而在顶板粘贴槽钢及顶板混凝土与部分桥面铺装混凝土联合受力效果较好。