双工字钢-混凝土组合梁桥结构参数分析

为了探究结构参数变化对钢-混凝土组合梁桥受力性能的影响,确定结构参数的合理取值,以某4×35 m的双工字钢-混凝土组合连续梁桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥精细化有限元模型,分析翼缘板宽厚比、腹板高厚比、腹板竖向加劲肋厚度和间距及横梁间距和竖向位置的变化对桥梁总体受力性能的影响,提出各结构参数的合理取值建议。结果表明:组合梁桥的弹性稳定系数随翼缘板宽厚比增大和腹板高厚比的增大逐渐减小;翼缘板宽厚比小于12、腹板高厚比取100～120时,稳定性能得到保障;腹板竖向加劲肋厚度增大,组合梁桥的弹性稳定系数稍有增大,从施工及焊接角度考虑加劲肋厚度建议取12～16 mm;加劲肋间距越小,组合梁桥的极限承载力越高,间距取2.5 m左右可满足稳定性要求;横梁间距取8～10 m、布置在横断面稍微偏下的位置时,对钢梁受力较为有利。     

波形钢腹板箱梁横隔板间距的研究

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁在偏心荷载作用下畸变效应有所增强,因而需要在跨内设置横隔板来减小畸变翘曲正应力。通过空间有限元分析,验证了横隔板对减小偏载作用下箱梁的翘曲正应力的作用,并分别针对不同高跨比条件下横隔板间距进行了计算分析,回归出了相应的经验公式,而且考虑了钢腹板竖向倾斜角度的影响,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

装配式波形钢腹板组合梁的概念设计

基于装配式波形钢腹板梁的截面参数,采用解析法开展概念设计,通过参数分析获取了装配式波形钢腹板梁的预应力钢束布置、合理梁高、开闭口形式、预制梁宽4项关键指标的选择区间,并通过实桥设计对概念设计成果进行了验证。结果表明：砼底板预应力不会对波形钢腹板梁的顶板产生应力,预应力设计时可采用底板长束、底板短束和顶板负弯矩束3种全直线钢束布置形式;合理梁高宜在跨径小于50 m时按常规高跨比取值,跨径大于50 m时依据底板厚度线性变化方法取值;采用闭口型截面可避免开口型截面抗扭性能差的问题;单片梁合理桥宽随跨径呈拟线性增长,一般在4～7 m之间,是常规装配式混凝土梁桥的2～3倍;依据概念设计成果进行了50 m跨装配式波形钢腹板梁实桥设计,结果表明概念设计可指导实桥快速完成设计。     

大跨径波形钢腹板梁桥试设计及探索

波形钢腹板组合箱梁从根本上回避了一般预应力混凝土箱梁桥腹板开裂病害问题,合理地将钢、混凝土两种材料结合,改善结构力学性能并减轻结构自重,理论上波形钢腹板梁桥可以超过混凝土腹板梁桥达到更大的跨度。由于梁桥中墩墩顶处负弯矩承载力有限,通过负弯矩对比的方式,试设计主跨360 m的波形钢腹板组合梁桥,并建立有限元模型,对结构抗弯、抗剪承载力,以及连接件等进行计算,结果表明试设计方案是成立的。钢腹板整体屈曲稳定性是制约波形钢腹板梁桥跨径增大的主要因素之一。为解决现有的波形钢腹板型号应用在大跨度梁桥中整体屈曲强度折减较严重的问题,研究设置纵向横隔和采用大尺寸波形钢腹板型号的应对措施,从而为波形钢腹板梁桥向更大跨度发展做出积极探索。     

基于纽玛克法的变截面波形钢腹板组合箱梁畸变效应分析

为研究变截面波形钢腹板组合箱梁（CBGCSWs）在偏心荷载作用下的畸变效应,忽略波形钢腹板的纵向抗弯刚度,通过建立其微段单元平面内、外力系平衡方程,推导了以畸变角为未知量的畸变微分方程,并采用基于共轭梁理论的纽玛克法进行求解,由此建立了偏心荷载作用下变截面CBGCSWs畸变正应力计算理论。以某大跨变截面CBGCSWs桥为工程背景,运用该理论获得了4种不同工况下组合箱梁角点处畸变正应力理论解,并采用空间有限元方法进行了验证,数值解与理论解吻合良好,表明推导的变截面CBGCSWs畸变计算理论正确且精度足够,可供工程参考。在此基础上,比较了变截面CBGCSWs与对应PC箱梁的抗畸变能力,并探讨了横隔板间距、高跨比、宽跨比及钢腹板形状等因素对变截面CBGCSWs畸变正应力的影响规律。结果表明：用波形钢腹板替代混凝土腹板会较大程度削弱箱梁的抗畸变能力,应当引起足够重视;横隔板间距及宽跨比等参数对畸变正应力影响较大,而高跨比及钢腹板形状等则影响很小。     

变截面波形钢腹板PC组合连续箱梁横向受力性能研究

为研究变截面波形钢腹板PC组合连续箱梁的横向内力分布规律及有效分布宽度，以某连续梁桥为背景，设计、制作一片三跨变截面波形钢腹板PC组合连续箱梁的缩尺模型，通过试验与有限元模拟相结合的方法进行试验梁横向内力研究。按分级加载方式分别在试验梁中跨跨中与边跨跨中进行单点与双点加载，并采用Abaqus软件建立试验梁有限元模型，分析各工况下跨中截面的横向内力，以及中支点、横隔板对横向内力分布的影响；最后推导有效分布宽度计算公式，并与现行桥规值对比。结果表明：沿中线单点加载时，试验梁的横向应力由中腹板位置的顶板向两侧逐渐递减，偏载时两侧边腹板的横向应力差值较大，偏载工况下畸变与横向翘曲现象较明显，可采用增大腹板线刚度或增加横隔板厚度等措施进行改善；中支点对横向应力的分布具有较大的影响，工程应用应考虑中支点的影响；设置横隔板对抵抗跨中横向负弯矩具有较好的效果，横隔板处顶板横向应力明显减小；与有效分布宽度试验值相比，按桥规计算得到的有效分布宽度值较为保守，建议对现行桥规值进行适当修正。     

波形钢腹板连续梁桥设计和施工相关问题探讨

大跨度波形钢腹板梁桥是一种新型桥梁结构,因其采用波形钢腹板替代混凝土腹板,相比传统的预应力混凝土连续梁桥,具有轻型、经济等诸多方面的特点。以前山河波形钢腹板连续梁桥为背景,针对设计和施工中的诸如内衬砼、剪力键、横隔板等相关问题进行了分析探讨。     

单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥动力特性参数分析

为研究结构参数对单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥动力特性的影响,以南昌市朝阳大桥非通航孔桥为工程背景,利用有限元分析软件ANSYS建立该桥的空间有限元模型,分析横隔板和横隔梁布置、钢腹板板厚、钢腹板与横隔梁连接方式、支座约束及箱梁截面形式对该桥频率及振型的影响。结果表明:端横隔板对结构基频影响较大,中横隔梁主要影响桥面板局部振动;结构各阶频率随着腹板厚度增加略微增加;腹板与横隔梁的不同连接方式对各阶频率与振型影响不大;双固定支座可以限制结构横向弯曲,延缓桥面板局部振动出现;合理选择箱梁翼缘板宽度和箱室宽度可以有效限制结构扭转变形。     

武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁(由钢箱梁与钢箱结合梁组成)斜拉桥,桥面总宽48m。中跨主梁采用整体式钢箱梁,由钢主梁、正交异性钢桥面、钢箱梁横隔板组成。中跨钢主梁高4.5m,设置4道纵腹板。钢箱梁横隔板边侧货车道采用实腹式、中间轻车道采用镂空的桁架式,横隔板间距2.5m。通过参数匹配设计优化正交异性钢桥面的抗疲劳性能。边跨主梁采用钢箱结合梁,由槽型钢主梁与混凝土预制板通过湿接缝与剪力钉结合为整体。边跨钢主梁高4.06m,除顶板外的断面布置与中跨钢箱梁一致。针对钢箱结合梁墩顶负弯矩区混凝土板拉应力大的问题,采取控制混凝土预制板存放龄期、选择合适的预制板结合工序及顶落梁、湿接缝处理、加强结合板配筋等措施。钢箱梁与钢箱结合梁混合面设于桥塔中跨侧18m,通过构造细节处理使2种主梁结构传力安全、可靠。     

波形钢腹板混凝土工字梁剪切变形研究

针对波形钢腹板混凝土简支工字梁,运用能量法推导在集中力作用下,考虑剪切变形的挠度计算公式.通过与实体有限元模型比较,表明计算公式有较好的精度.参数分析表明:高跨比大于1/20,剪切挠度占总挠度超过10％;剪切变形对跨中挠度的贡献程度,随着波折角、波高的增大而增大;波形钢腹板混凝土工字梁相对于平钢腹板混凝土工字梁、混凝土腹板工字梁有更大的剪切变形.     

高强度工字钢梁腹板抗剪性能试验

为了充分利用高强钢的高强度特性,设计了4片采用Q420qD高强度腹板的焊接工字钢梁,并采用跨中单点加载的形式进行抗剪性能试验研究。分析了腹板高厚比、翼缘约束效应、剪跨比等关键参数对高强度工字钢梁抗剪性能的影响规律,研究了高强度Q420qD腹板的抗剪极限承载能力及剪切破坏机理,并验证建议理论模型的正确性与腹板抗剪承载力计算公式对高强度钢梁的适用性。研究结果表明:试验梁在腹板弹性剪切屈曲后均形成了拉力带,充分发挥了屈曲后强度,最终形成框架机构;基于试验结果确定了高强度工字钢梁腹板的拉力带分布形式与破坏框架模型,其可作为高强度工字钢梁腹板的剪切失效理论模型;采用较大的翼缘相对腹板刚度,可提供更强的剪切抗力,理论计算时应计入翼缘对腹板的约束效应,试验与理论计算的对比分析结果验证了高强度工字钢梁翼缘对腹板约束系数的合理取值应为1.25,理论模型与计算公式适用性强;随着剪跨比的增大,试验梁的腹板屈曲后强度均充分发展,但试验梁在弹性屈曲后的腹板面外变形明显减小,仅在临近剪切极限强度时腹板面外变形呈不收敛增长,因此高强度腹板设计时应兼顾腹板面外屈曲变形的控制与腹板屈曲后强度的有限利用,保证高强钢桥使用阶段的安全可靠。     

装配式波形钢腹板梁桥设计研究及应用

为给装配式波形钢腹板梁桥的设计提供依据,对国内外已建和在建的典型装配式波形钢腹板梁桥形式进行对比分析,结合波形钢腹板的受力特点,给出了装配式波形钢腹板梁桥的关键设计指标:该类桥梁适用跨径为30～70 m,适合装配的3种梁型为T形、先工后箱及箱形梁,高跨比宜为1/18～1/15,预制单梁梁宽为4～6 m.基于顶、底板受力...     

结构参数对大跨波形钢腹板箱梁桥动力特性的影响

为寻求大跨波形钢腹板箱梁桥在保证横向刚度前提下的合理结构参数,对其不同结构参数下的动力特性进行研究。以紫金大桥[(88+156+88)m波形钢腹板组合连续梁桥]为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,研究该桥的动力特性,并分析箱梁截面形式、横隔板布置方式和横向约束方式对其动力特性的影响。结果表明:大跨度波形钢腹板箱梁桥的横向抗弯刚度和抗扭刚度均较低;其他参数相同时,箱室数量对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响很小;中横隔板对大跨度波形钢腹板箱梁桥的动力特性影响较小,端横隔板能够有效地提高其横向抗弯刚度和抗扭刚度;横向约束方式对大跨度波形钢腹板组合箱梁桥的横向抗弯刚度有显著影响,端部支座的约束效果比中间支座更明显。     

预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸损伤试验研究

为了研究桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的抗爆性能,进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了不同爆心位置和桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应、破坏模式及损伤程度。研究结果表明：跨中桥面上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面破坏形态均表现为桥面板混凝土破碎开洞、T梁腹板和梁底混凝土崩落,属局部冲切破坏;中墩墩顶上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面未发生严重毁伤,邻近中支点的横隔板出现由顶部爆心轴线处向横隔板底放射形扩散的裂缝。相同药量和爆心高度下,桥面中梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最大,桥面边梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最小;提升混凝土强度、箍筋加密布置、施加预应力和增大宽跨比等能一定程度地提高主梁的抗爆性能;研究成果可供梁桥的抗爆防护设计参考。     

日本波形钢腹板桥设计与施工关键技术

波形钢腹板桥具有受力合理、自重较轻、施工方便等优点。日本是修建该类型桥梁最多的国家,以日本近期建设的4座波形钢腹板桥为例,介绍该类型桥梁的结构特点、施工工艺、防腐措施等。茨原川Ⅱ桥为(110+50) m PC连续箱梁桥,边主跨比小,主、边跨分别采用波形钢腹板、混凝土腹板,主跨侧桥台配重式设计,波形钢腹板区梁高按折线变化,在梁高转折点部位箱梁内侧设置横隔板和混凝土内衬。柳岛高架桥为多跨PC波形钢腹板箱梁桥,上、下行线分幅布置,为缩短工期,采用波形钢腹板用大型挂篮施工,减少了施工节段数量。新池山高架桥由2联波形钢腹板箱梁桥组成,其中7跨连续刚构波形钢腹板箱梁桥采用异步悬臂施工,波形钢腹板安装及主梁顶、底板混凝土浇筑在3个不同节段同时施工,节省了施工时间。安威川桥为波形钢腹板箱梁桥,上、下行线主跨分别为179 m、170 m,最大悬臂施工节段长6.4 m,采用快速施工方法,在主梁底板结合处波形钢腹板内、外侧喷镀防腐蚀金属材料。     

内衬混凝土对波形钢腹板组合梁桥力学性能的影响

为了解设置内衬混凝土波形钢腹板组合梁桥的剪切性能、轴向性能、弯曲性能和稳定性能及内衬混凝土参数对其力学性能的影响,以某三跨波形钢腹板组合连续箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立空间有限元模型,分析设置内衬混凝土后波形钢腹板组合梁桥的结构挠度、轴向应力、剪切应力、弯曲性能和稳定性,研究内衬混凝土的长度、厚度变化对结构稳定性、轴向性能及弯曲性能的影响,并给出内衬混凝土的合理长度与厚度建议。结果表明:内衬混凝土能显著降低支点区域波形钢腹板的剪应力和预应力施加效率,提高结构稳定性能;混凝土桥面板压应力随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;实桥设计时,建议内衬混凝土长度不小于中支点梁高,厚度最大不小于0.07倍中支点梁高,最小满足混凝土浇筑及构造要求。     

日本黑部川大桥——首座波形钢腹板铁路桥

<正>黑部川大桥(Kurobegawa Bridge,见图1)位于日本富山县黑部市的北陆新干线上,跨河流部分为6跨连续波形钢腹板箱梁桥,长344m,跨径布置为(2×50+2×72+2×50)m,箱梁高3.3~4.8 m。中间3个桥墩支点处墩梁固结,其它桥墩支点处采用滑动橡胶支座支承。该桥是日本首座波形钢腹板铁路桥,由于铁路桥活载比公路桥大,因此对桥梁的疲劳耐久性进行了各种试验研究,结果发现在波形     

赞比亚赞比西河特大桥钢梁拼装施工技术

赞比西河特大桥是赞比亚芒古塔博桥梁项目工程的控制性重点工程,主桥为(26.6+40+3×54+40+26.6)m钢—混结合梁桥.钢梁由2根工字钢板梁组成,间距5.5m,采用联结系连接.钢梁截面高度分别为1.6,1.6～2(变截面段),2,2～2.8(变截面段),2.8m,宽度均为0.8m.钢梁上部为预制混凝土桥面板,采...     

波形钢腹板加工质量控制及悬臂安装技术浅谈

梁渠沟大桥为波形钢腹板预应力混凝土刚构,波形钢腹板采用12mm、16mm、22mm和25mm等4种厚度,波形钢腹板体系包括波形钢腹板、上下翼缘板、PBL键、加劲肋、热轧等边角钢、栓钉、高强螺栓等钢件。分析和探讨了波形钢腹板的加工和安装控制技术,可为类似工作提供一定的借鉴作用。     

波形钢腹板箱梁桥地震响应特性分析

以某一大型波形钢腹板连续箱梁桥为依托，结合有限元分析软件对梁桥进行模态分析获得梁桥的基本动力参数，采用反应谱和时程分析法，分析梁桥在地震力作用下的应力和位移响应。研究结果表明：波形钢腹板梁桥基频为0.834 Hz,振型为对称竖弯，相较于混凝土腹板箱梁具有较好的竖向抗弯刚度和较小的扭转刚度。在EL-Centro波和天津地震波作用下，竖向地震力对波形钢腹板梁桥结构应力和位移影响最大，最大位移出现在中跨跨中位置，最大应力出现在0号块附近钢混连接处。两种分析法的位移和应力分布规律一致，其中反应谱法的应力大于时程分析法。