铁路斜拉桥钢-混结合段脱空影响分析

为研究铁路斜拉桥钢-混结合段脱空对结构的影响,以甬江左线特大桥主桥——铁路钢-混混合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立该桥1/2钢-混结合段模型,利用有限单元生死关系杀死钢板底层混凝土单元,模拟脱空破坏,计算在施工阶段或运营初期、长期运营阶段脱空前后结合段结构的应力和位移。结果表明:在施工阶段或运营初期,脱空后局部应力及变形变化明显,局部脱空区域钢板与混凝土之间的隆起距离相对较大,整体应力水平无明显变化,结构安全;在长期运营阶段,脱空后局部主拉应力水平有所增大,整体应力分布规律一致,竖向位移受脱空影响相对较大,钢板与混凝土之间的隆起距离比较小,结构安全。     

基于超高性能混凝土组合桥面钢箱梁的混合梁钢与混凝土结合段受力性能仿真分析

对于某钢混凝土组合-混合连续箱梁桥,提出了跨中采用钢-超高性能混凝土（UHPC）组合梁、桥面板采用矮肋板的方案以减轻自重,钢-混结合段区域上表面再覆盖一层UHPC,从而形成超高性能混合梁。为重点研究钢-混结合段的受力性能,首先采用MIDAS/CIVIL桥梁专用有限元计算软件建立了连续箱梁桥的大尺度整体模型,以确定钢-混结合段的最不利受力工况及其具体的内力数值;随后采用ABAQUS建立了钢-混结合段的小尺度局部有限元模型进行精细化分析,以明确该区域钢、普通混凝土（NC）和UHPC的应力分布情况。计算表明该桥钢-混结合段的刚度能平稳过渡,钢、NC和UHPC的应力水平均较低,具有良好的安全储备,能够满足桥梁的受力要求。     

钢-混凝土混合连续梁桥钢混结合段局部分析及检测

钢-混凝土连续梁桥作为一种新型的组合结构,将主跨部分梁段采用钢结构代替传统的混凝土结构,以达到降低桥梁结构自重,增大跨越能力,改善结构的受力性能。在钢-混连续梁中钢混结合段为该结构的关键点。以某钢-混凝土连续梁桥为背景,对钢混结合段建立空间有限元模型进行局部应力分析,并结合对该桥荷载试验的检测结果,分析钢混结合段的受力情况,评价其技术状况。     

斜拉桥钢桥塔承压式钢-混结合段有限元分析

为研究斜拉桥钢桥塔端承压式钢-混凝土结合段的构造特点及传力机理,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立了某斜拉桥钢-混结合段计算模型。分析了在正常使用阶段最不利荷载组合下,该桥钢-混结合段处的承压钢板、混凝土承台及钢塔中的应力分布情况。总结了斜拉桥钢桥塔承压式钢-混凝土结合段的传力特点。结果表明:采用该类构造形式的锚固区在正常使用阶段的最不利工况下,各部件均可满足现行公路桥规中的安全性与抗裂性要求;对于钢塔的钢-混结合段,可以通过有限元数值模拟的方式对其受力特性及传力机理进行研究,为设计提供数值参考;由于有限元软件会自动考虑部分塔身节段弹性压缩引起的预应力损失,因此在计算预应力损失时,采用了迭代计算方法剔除钢塔自重引起的预应力损失,并考虑其对结合面应力计算结果的影响;锚杆预应力的增大,将对混凝土承台产生不利影响,而对承压式钢-混凝土结合段及钢锚箱产生有利影响,且在弯矩较大的工况下,锚杆预应力的增大将对钢锚箱的受力产生有利影响,因此在选取锚杆预应力设计值时,要综合考虑其对各部件的影响。     

瓯江大桥主桥钢—混结合段设计

在借鉴已有桥梁钢—混结合段设计的基础上,针对瓯江大桥钢—预应力混凝土组合连续刚构梁式桥,采用PBL剪力板及加预应力束的设计方法,通过参考国内外规范,局部分析及对预应力锚固体的比较,提出基于传递弯矩和剪力的梁式钢—混结合段,采用PBL剪力板与预应力束组合的设计理念,并介绍PBL剪力板的作用原理及强度计算方法。     

鱼山大桥通航孔桥钢箱梁设计关键技术

鱼山大桥通航孔桥为(70+140+180+260+180+140+70)m的钢-混凝土混合梁连续刚构桥。该桥主梁主跨中部85m采用钢箱梁,其余位置采用混凝土箱梁,两者之间通过5m的钢-混结合段连接。主梁除墩顶块外,均采用节段预制拼装工艺。为保证预制混凝土梁节段与钢箱梁节段的高精度、高可靠性连接,该桥钢-混结合部采用部分截面连接承压传剪式结构,钢箱梁采用有格室的后承压板形式,并在钢-混结合段与混凝土梁的交接位置设置90cm湿接缝作为悬臂拼装施工调整空间。为改善正交异性钢桥面板的疲劳性能,该桥正交异性钢桥面板采用厚边U肋技术,对U肋边缘进行局部加厚,在材料用量基本不变的条件下,将U肋与桥面板连接处70MPa疲劳细节的等效加载次数提高到常规U肋的1.63倍。为提高钢桥面铺装的耐久性,该桥采用极限拉伸应变≥2%的高韧性混凝土+沥青的铺装方案,实现了钢桥面与铺装的协调变形。     

襄阳庞公大桥主桥设计研究

为满足两岸地形条件及通航的要求,襄阳庞公大桥采用施工难度小、经济性好的2×378m三塔两跨钢板结合梁悬索桥。通过采用钢-混叠合塔结构,解决结构刚度和强度相匹配的问题;同时使用UHPC材料以保证主塔钢-混结合段的安全可靠连接,此外镀锌铝合金高强钢丝的使用有效提高了主缆的耐久性。通过对该桥的计算分析表明,结构的各项指标均满足规范要求。     

自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段局部受力分析

为研究双索面自锚式悬索桥桥塔钢-混结合段局部应力分布和连接件的受力特点、验证该部位受力是否满足设计要求,以武汉江汉六桥为背景,利用有限元软件ANSYS建立桥塔钢-混结合段三维模型,对施工过程、成桥恒载和最大轴力等工况进行分析,得到结合段钢结构、混凝土及预应力锚杆等主要受力构件在施工过程中的应力分布和变化情况。分析结果表明,除少数应力集中点应力较大外,整体上结合段的应力水平符合设计的要求,针对计算结果对施工阶段的划分提出了优化建议,建议适当提前第1次鞍座顶推的时机以避免下塔柱局部压应力过大,对钢桥塔格构柱间主拉应力较大区域采用增设间接钢筋的加强措施。     

钢-混组合梁与预应力混凝土预制箱梁上部结构及桥型方案比选

以实际工程G1816乌海至玛沁国家高速公路景泰至中川机场段施工图为背景,结合同类项目实施的成功经验,结合工期、安全和造价等综合考虑,同时为贯彻国务院关于化解钢铁行业产能过剩的相关文件精神,对钢-混组合梁与预应力混凝土预制箱梁两种桥型方案比选。     

沙埕湾跨海大桥主梁钢-混结合部传力机理研究

沙埕湾跨海大桥主梁核心传力部件的结合段由异种材料结合,结合段受力大并且构造复杂。采用大型通用有限元软件ANSYS建立了该桥钢-混结合部三维有限元模型,分析了沙埕湾跨海大桥钢-混结合部分别在最不利荷载工况、收缩和徐变工况下,钢-混结合部的传力机理。研究结果表明:箱梁钢-混结合部承压板承受结合部大部分荷载,随着时间的增长,承压板承受的作用力比例逐渐由承压板向焊钉和开孔钢板分担,设计中宜加强承压板的构造措施。通过混合梁结合段的有限元分析研究,掌握结合段的传力机理,为实桥钢-混凝土结合段的设计与施工提供参考,确保结构的安全、可靠,分析数据可为类似工程设计提供借鉴。     

收缩徐变对悬索桥新型钢-混组合桥面系的影响

基于既有收缩徐变理论,提出了温度变化和Creep准则下收缩徐变的等效计算方法,通过两种大型通用有限元程序对同一结构,分别建立不同的验证分析模型,对提出的等效法的有效性及精度进行了验证,结果发现该方法实用可行,且具有较高的计算精度.结合提出的等效计算方法,借助ANSYS有限元计算程序建立了悬索桥新型钢-混组合桥面系的精细化节段模型,对组合结构的收缩徐变进行了相关研究.研究结果表明:该类新型钢-混组合桥面系混凝土的收缩效应占主导地位,徐变效应并不十分明显,但与混凝土的加载龄期密切相关;收缩徐变对桥面板及钢纵梁应力状态的影响较大,而对钢桁梁的影响并不明显.     

基于响应面法的钢-混组合桥面系优化设计

对桥梁结构进行优化设计和可靠性研究时,采用传统的设计方法可能会遇到计算工作量繁重的问题,应用响应面法进行优化设计是有效解决该问题的途径之一。以某大跨悬索桥钢-混组合桥面系为研究对象,结合节段缩尺模型试验研究,以有限元软件Workbench为计算平台,建立相应的参数化有限元模型。以组合桥面系重量最轻为经济目标,最大变形及最大弯曲应力为约束,基于响应面法对其进行多参数优化设计,并对优化结果进行了有限元分析验证。计算结果表明:节段缩尺模型静力试验结果与有限元分析结果吻合较好,建立的有限元模型很好地反映了试验模型实际的受力状态;基于响应面法优化设计后组合桥面系质量减小了3.57%,在满足力学性能要求的同时,减轻了结构自重,降低了工程造价,为钢-混组合桥面系设计提供了良好的概念设计模型。     

板桁组合结构钢-混结合段的受力性能

为研究某公路、铁路两用斜拉桥公路桥面钢-混结合段的受力性能,对其进行了非线性有限元分析。同时依据相似性原则设计了钢-混结合段的大比例试验模型,测试了荷载作用下试验模型的控制断面和主要构件的应变和位移。理论分析与试验测试结果表明:钢-混结合段中钢结构、混凝土结构及栓钉的应力水平较低,具有较强的安全储备;钢与混凝土之间相对滑移量较小,钢结构荷载比较顺畅地传递到混凝土结构,钢-混结合段的工作性能良好,构造设计合理。本文的研究结果可供板桁组合结构钢-混结合段的设计参考。     

预制装配式波形钢腹板组合小箱梁的研究及应用

波形钢腹板组合小箱梁桥是一种新型钢－混凝土组合结构,采用波形钢板代替混凝土腹板或加劲平钢板。针对高架桥梁,提出了预制装配式波形钢腹板组合小箱梁设计方案,针对其进行经济技术分析,并结合上海市沿江通道西延伸(富长路~江杨北路)改建工程项目,进行了实际应用。通过研究及应用,表明该类型结构具有预应力效率高、结构各部分受力明确、施工速度快、综合造价低及造型美观等优点,值得进一步在高架桥梁中推广和应用。     

自锚式悬索桥钢-混结合段局部受力分析

为了解自锚式悬索桥钢-混结合段局部应力分布和连接件受力特点及是否满足设计要求,以怀化市高堰西路舞水自锚式悬索桥为背景,建立该桥钢-混结合段局部分析精细化空间有限元模型。对最大轴力、最大竖向弯矩、最大竖向剪力等力学性能进行分析,研究钢结构、混凝土及螺栓等主要受力构件应力分布和受力情况。结果表明,钢-混结合面处内力值较大,除混凝土拉应力值超限外,结合段钢结构及螺栓应力安全,建议对于应力水平高的混凝土结构局部优化配筋,增加构造钢筋。研究成果可为同类桥梁设计、施工提供技术参考。     

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。     

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。     

狮子洋通道钢-混组合梁桥结构选型研究

狮子洋通道全长约35 km,为高速公路+城市道路双层复合过江通道,过江段采用双层桥梁方案(上层为高速公路,下层为市政道路),多处主线桥设计采用50～80 m跨径桥梁,主梁采用钢-混组合梁结构。通过对简支和连续体系进行比选,该项目采用结构简支、桥面连续的结构体系,并配合暗帽梁的设计方案;通过对工字形钢板组合梁、整体式钢箱组合梁、波形钢腹板组合梁、钢桁腹组合梁、分体式小钢箱组合梁进行比选,选择分体式小钢箱作为该项目钢-混组合梁的钢主梁形式;通过对结构受力性能、经济性、施工便利性、运输便利性和对变宽路段的适应性等综合分析比选,钢主梁采用4片主梁方案,该方案有利于设计、制造及施工标准化,结构受力更合理、造价更经济。从施工场地、设备、工期和安全性等方面分析,该项目施工采用标准化加工钢结构、工厂化预制混凝土桥面板,在桥位上通过湿接缝和集束式剪力钉形成组合结构的方案。     

沉管隧道底钢板空鼓的原因及对策

以广州生物岛—大学城沉管隧道工程为例,分析底板采用底钢板为外包防水的沉管管段在施工中出现钢板与结构混凝土局部脱空形成空鼓的原因及对结构产生的危害,并结合施工工艺优化阐述如何防止空鼓产生及出现空鼓后的后期治理措施。通过加强过程控制和必要的后期补救措施,有效改善底钢板空鼓这一施工缺陷的产生,降低渗漏水隐患,保证管段预制质量。     

三跨钢-混混合连续梁桥结合段传力性能研究

G318国道长桥大桥主桥为三跨钢—混混合连续梁航道桥,该桥钢—混结合段在预应力混凝土箱梁侧预埋钢接头与钢箱梁焊接.为研究该桥钢—混结合段传力性能,采用有限元软件MIDAS FEA建立钢—混结合段有限元模型,对结合面钢箱梁侧腹板、结合部分混凝土及预埋钢板顶底面、钢接头部位进行应力分析.分析结果表明:该桥钢—混结合面钢箱梁侧腹板处于较好的工作状态;钢—混结合部分传力性能良好;钢—混结合部分传力机理为当弯矩荷载传递到钢垫板时,荷载主要由预埋钢接头的上、下缘承担,然后荷载通过钢板传递到混凝土,钢接头中的PBL开孔板及钢横隔板传力作用不明显.