连续曲线双重组合梁桥的畸变性能分析

连续曲线组合梁桥在竖向荷载作用下会产生弯扭耦合效应,并且其负弯矩区的钢底板也存在受压失稳问题。为改善负弯矩区的钢底板受力情况,提出连续曲线梁桥负弯矩区双重组合的结构形式,即由混凝土桥面板、槽形钢梁及底部混凝土板通过连接件相结合,形成共同受力的截面结构形式。在负弯矩区域采用双重组合结构形式,不仅可以提高钢底板的受压稳定性能,亦能增强截面的抗弯和抗扭刚度。为探讨该结构的受力性能,本文通过有限元数值模拟方法,对负弯矩区双重组合结构混凝土底板的长度和厚度2个变量进行参数分析,研究偏载作用下,连续曲线双重组合梁桥截面的纵向畸变应力和畸变角变化情况,为提出双重组合曲线梁桥的混凝土底板设计提供参考。     

钢混组合梁桥的设计要点和方法

总结了钢混组合梁桥的结构特点和发展前景,并探讨了该结构体系存在的设计难题和要点。从构造、截面和体系三个层次,归纳了钢混组合梁桥的四个关键设计难题——钢混连接构造、负弯矩区开裂、负弯矩区底板屈曲和整体横向稳定,提出了设计对策和解决方法,推进钢混组合梁桥在我国的应用实践。     

贵州两渡水湘江大桥主桥设计关键技术

贵州两渡水湘江大桥主桥为(72+120+72) m波形腹板钢槽组合梁大跨变截面连续刚构桥。针对传统波形钢腹板组合箱梁桥底板混凝土结构自重仍然偏大、底板易开裂、下翼缘混凝土与波形钢腹板易脱离等问题,该桥主梁采用自重轻、底板抗裂能力强的波形腹板钢槽组合梁结构。主梁顶板宽20.25 m,单箱双室变截面。为解决组合梁根部钢底板受力复杂、抗压稳定性差的难题,在负弯矩区组合梁钢底板上设置混凝土层,形成顶、底板双重组合结构。为提高混凝土桥面板和钢主梁之间的抗剪承载力、有效防止桥面板横向角隅弯矩导致的竖向掀起问题,剪力连接件采用开孔钢板的双PBL键。主梁墩顶0号块采用全混凝土结构,钢-混结合段采用后承压式构造。主梁横隔板采用实腹式和桁架式两种结构形式,在提高结构抗畸变和抗扭转能力的同时,大幅降低了工程用钢量。主墩采用壁厚1.8 m的双肢实体薄壁墩。结构整体和局部计算分析表明,桥梁具有较好的安全性和适应性。     

德国新吉内斯博格桥

正新吉内斯博格桥(New Kienlesberger Bridge,见图1)位于德国乌尔姆市,桥长270m,为连续梁结构,分5跨布置,跨长34～75m。桥面纵坡7%。该桥是轨道人行两用桥,承载轨道的桥面宽4m;人行道宽4m,局部加宽到6m,可为行人提供舒适的休息区。主梁为U形截面的钢-混组合梁,U形截面主梁底板为正交异性钢板梁,上铺混凝土桥面板,轨道嵌入桥面板中。人行道布置在U形主梁一侧的悬臂钢箱梁结构上,人行道桥面稍高于轨道桥     

新型大跨径连续钢桁组合梁桥设计关键技术

对于连续组合梁桥支点负弯矩区桥面板受拉是设计的关键控制点,对于大跨径钢桁组合梁桥这一点尤为突出.同时,负弯矩区桁架下弦杆的内力突变亦应引起设计的注意.以某实际工程为依托,详细介绍了新型大跨径连续钢桁组合梁桥设计的关键技术,通过制定合理的施工工序重点解决了混凝土桥面板开裂问题;通过在下弦杆灌注混凝土形成双重组合截面重点解决了下弦杆的受压稳定问题.     

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-UHPC组合梁负弯矩区受力性能试验

为解决钢-混组合梁负弯矩区桥面板的开裂问题,以桥面连续钢-混组合梁为研究对象,负弯矩区桥面板采用超高性能混凝土（Ultra-High-Performance Concrete,UHPC）代替传统普通混凝土,对其抗裂性能展开研究,并设计3根不同负弯矩区接口形式的钢-UHPC组合梁,采用一种独特的转角加载方式进行全过程静力加载试验,获得转角、临界开裂荷载、应变等关键试验数据;基于Abaqus的混凝土塑性损伤模型建立试验梁的非线性有限元模型,并对试验过程进行模拟。研究结果表明：钢-混组合梁负弯矩区采用UHPC,能明显提高负弯矩区的开裂性能、有效解决了负弯矩区桥面板的开裂问题;建议了合理的负弯矩区接口形式及负弯矩区UHPC纵向铺设长度取0.1L;采用黏结滑移理论,提出了简易的UHPC裂缝宽度计算公式。     

银川滨河黄河大桥东水中引桥施工关键技术

银川滨河黄河大桥东水中引桥为双幅(5×80)m曲线连续钢-混组合梁桥,由开口钢槽梁和预制桥面板结合而成。桥位处施工场地受限,冬季长、冻土深。为实现冬季连续施工,该桥利用单侧场地,充分发挥钢-混组合梁的结构特点,采用无跨间支撑的整联横移技术进行双幅箱梁施工。在施工中,对地基进行冻结处理,在冻土上设预制扩大基础和钢管柱,形成快速拼装支架;利用双幅承台设横移支架和墩顶横向滑移装置,在顺桥向跨间无支撑状态下,将右幅钢梁整联横向滑移就位;采取了钢梁线形预设抛高、浇筑负弯矩区底板混凝土、设剪力钉及分步安装桥面板等综合措施,在无跨间支撑状态下将钢梁与预制混凝土桥面板结合,最终形成的钢-混组合梁结构满足设计目标线形与内力要求。     

基于强配筋法的结合梁负弯矩区受力研究

该文结合某大桥的桥面分析实例,利用有限元软件建立仿真模型,针对强配筋法进行研究。模拟组合梁负弯矩区试验测试在分级加载情况下,混凝土桥面板、钢梁腹板、钢梁上下翼缘等主要控制点的应力与变形,研究混凝土板、钢梁腹板、钢梁上下翼缘的应力分布与大小,确定在不同设计方法作用下,支点负弯矩区混凝土桥面板和钢梁的内力分配,桥面板应力分布,从而为桥梁设计提供可用参考依据。     

关于钢混组合梁负弯矩区设计的研究

中小跨径钢混组合梁在高等级公路上,已得到广泛的使用。钢混组合梁负弯矩区受力复杂,混凝土桥面板破损情况时有发生,影响桥梁正常使用。本文详述了中小跨径钢混组合梁负弯矩区的设计方法,并探讨支点位移法对改善混凝土桥面板受力的影响,为该类桥梁负弯矩区的设计提供参考。     

连续组合梁桥负弯矩区混凝土板开裂机理的研究

分析比较了混凝土受拉构件开裂机理与非预应力连续组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板开裂机理的异同，给出了连续组合梁桥混凝土板开裂对组合梁截面力的分配的影响及其与混凝土板平均应变、全截面曲率的关系公式。     

银川滨河黄河大桥连续组合箱梁桥设计

为满足黄河水文及西北寒冷地区工期要求,银川滨河黄河大桥水中引桥采用80m连续组合箱梁桥,东西侧跨径布置分别为5×80m、6×80m。组合箱梁采用等高单箱单室截面形式。组合梁施工采用钢梁与混凝土桥面板分步进行,钢梁采用少支架节段拼装或无临时墩顶推施工,预制板分步间断施工。重点介绍了负弯矩区桥面板开裂、腹板稳定等关键技术问题设计思路与方法,以及参照欧洲规范相关规定进行的验算。     

中小跨整体预制Π形钢板组合梁力学与经济性研究

我国中小跨径桥梁以预制混凝土T梁、小箱梁为主,钢板组合梁具有广阔的推广空间。常规中小跨径钢板组合梁通常先安装钢梁再安装混凝土桥面板,组合效率不高,施工不便。结合湖南省长益扩容高速公路项目工程,提出了一种钢梁-混凝土桥面板整体预制钢板组合梁。预制组合梁为Π形断面,采用架桥机安装,先简支后连续进行体系转换。采用MIDAS和ANSYS有限元软件对组合梁结构的力学性能进行了分析,通过工程实例对组合梁施工性能与技术经济指标进行了对比研究。结果表明:钢梁、混凝土桥面板、连接件承载能力与钢梁的疲劳性能满足现行规范要求;通过优化施工工序与配置普通钢筋,负弯矩区最大裂缝宽度小于规范要求,可按控制裂缝宽度的方式进行设计;组合梁满足梁上运梁强度要求,吊重与混凝土预制结构基本相当,有良好的施工性能,适合山区等复杂地形施工;组合梁建造成本比混凝土预制结构高,但考虑维护与回收价值的全寿命周期成本相对较低;组合梁总用钢量指标相比同类结构居中,混凝土用量最小,经济性较好。预制Π形钢板组合梁具有组合受力效率高、施工方便、造价可靠的优点,适合在我国交通建设中推广。     

预制T梁桥和组合式U梁桥构造设计的对比分析

为了提高我国预制标准梁桥的构造设计技术,比较分析了我国预制T梁桥和英国组合式U梁桥的异同:T梁桥由预制T梁、湿接缝组成,多通过湿接缝横向连接预制梁体,纵向连续主要有结构简支、桥面连续,先简支后连续2种;桥面铺装混凝土层是其重要的构造;预制时带有一部分桥面板,方便梁体架设.组合式U梁桥由预制U形梁、现浇端横梁、现浇桥面板组成,通过现浇桥面板和端横梁横向连接预制梁体,纵向用普通钢筋在结构范围内形成连续或部分连续;桥面铺装不需混凝土层,桥面板以上直接铺设防水层和沥青混凝土;在预制时不带桥面板,架设梁体有一定困难.分析表明:英国组合式U梁桥便于施工、质量易保证,且能提高桥梁的整体强度和刚度以及耐久性,但架设方法还有待研究.     

先简支后连续变截面预制小箱梁设计

为满足双曲拱桥拓宽改造的美观和施工工期等方面的要求,设计了跨径布置为(44.055+7×44.41+44.055) m的先简支后连续变截面预制小箱梁。通过优化变截面预制小箱梁的构造和预应力布置,解决了变截面预制小箱梁由于跨中梁高较低,跨中承载能力薄弱的问题。受力分析结果表明:变截面预制小箱梁施工阶段验算、承载能力验算、截面压应力验算、截面抗裂验算和刚度验算均满足规范要求。     

考虑施工过程的钢箱—混凝土组合梁桥的徐变效应分析

采用ANSYS建立3×50 m的桥梁实体有限元模型，并基于按龄期调整的有效模量法和有限元增量法，使用徐变准则进行徐变等效计算，在考虑施工过程后研究预制板加载龄期为90 d的钢混组合梁桥的徐变效应，并对比预制和现浇两种不同施工方法的桥梁徐变效应。研究结果表明，桥面板中支点负弯矩区徐变应力储备是边支点的7.8倍；跨中徐变应力纵向分布为边跨>中跨，而横向呈现“两边大，中间小”的规律；支点截面呈现明显的正剪力滞现象，且外侧腹板处徐变应力为内侧腹板处的3.5倍。同时，相较于整体现浇桥面板，预制桥面板的边跨正弯矩区徐变应力显著减小，采用龄期180 d的预制板时应力减少了45%;预制比现浇桥面板的剪力滞现象更明显，支点截面龄期180 d的预制板腹板应力为现浇的4.3倍。     

大跨径连续钢混组合梁的设计及关键技术研究

以汕头市国道G206跨线桥45.5m+75m+45.5m连续钢混组合梁为背景,介绍大跨径钢混组合梁的构造设计及计算要点.通过对其施工方法、施工工序及墩顶负弯矩区域抗裂控制措施等关键技术研究,得出支架拆除时间、正弯矩区压重及预应力张拉对钢梁及桥面板内力有较大影响,组合梁设计时应充分考虑施工过程.最后综合考虑钢梁及面板受力情况,提出先张拉桥面板预应力后与钢梁叠合的方法是一种可用于大跨连续钢混组合梁较为合理的施工方法,值得推广与应用.     

基于UHPC预制π梁的UHPC-RC组合梁设计方案及工程应用

从城市跨河中小桥上部结构设计、施工需求出发,结合超高性能混凝土(UHPC)的材料特点,比选了适宜中小跨径UHPC预制梁的截面形式,提出了基于UHPC预制π梁与现浇钢筋混凝土桥面板(RC桥面板)的UHPC-RC组合梁结构形式。并以上海嘉闵高架袁家河地面桥(桥宽17.75 m,跨径22 m)为工程背景,开展了UHPC-RC组合梁的上部结构方案设计、预制梁力学性能试验、工程应用及实桥荷载试验。试验结果及工程实践表明,该结构形式具有优良的结构力学性能的同时,兼具构件轻巧(UHPC预制π梁吊装重量仅为同桥面面积空心板梁重量的60%)、运输吊装简单、施工快速便捷、经济性相对较好等优点,适应目前城市桥梁建设的发展方向和趋势,具有广阔的应用前景。     

钢-混组合梁桥面铺装UHPC施工要点研究

现有研究表明:UHPC可有效提升钢-混凝土组合梁负弯矩区桥面板抗拉能力,提高抗裂性能与刚度,但其工程应用研究较少,实践性成果不足.因此,以济阳路快速化改建工程项目为载体,将UHPC应用到钢-混凝土组合梁桥面板负弯矩区,归纳包括现场搅拌、浇筑和养护等环节在内的UHPC桥面铺装的施工技术要点,其应用效果良好,验证了相关理论研究成果的科学性与可靠性.     

钢与预应力混凝土后结合法组合梁的受力特性研究

为了明确大跨度后结合预应力组合梁桥的受力性能,以一主跨70 m的预应力组合梁桥为例,采用空间有限元模型详细模拟了组合梁的施工过程,计算从施工到成桥初期及长期运营情况下组合梁的受力情况。计算结果表明：中支点钢梁上翼缘和底板在施工阶段的最大应力分别为118 MPa和-133 MPa,后结合法和顶升/回落法在中支点混凝土桥面板内产生7.33～10.33 MPa的预压应力储备;中支点钢梁上翼缘和底板在短期运营阶段的最大应力分别增长了22 MPa和13 MPa,而中支点混凝土桥面板在曲线外侧的边缘只剩下3.33 MPa的预压应力储备,满足全预应力状态的要求;在第10年的长期运营阶段,中支点钢梁上翼缘和主跨跨中钢底板的最大拉应力分别减少17%和35%,中支点钢底板和主跨跨中钢梁上翼缘的最大压应力分别增加10%和42%。收缩徐变在长期运营阶段降低负弯矩区混凝土桥面板的预压应力储备,负弯矩区混凝土桥面板在运营第2年由全预应力构件变成A类部分预应力构件,在运营第13年变成B类部分预应力构件。