特大跨悬索桥索塔波形钢腹板横梁抗震性能试验研究(Ⅱ):试验结果及性能评估

雅安至康定高速公路泸定大渡河特大桥在国内外首次采用波形钢腹板组合箱型结构作为高烈度地震区特大跨悬索桥的索塔横梁,采用拟静力模型试验方法对新型索塔横梁体系的抗震性能进行研究。研究成果分为2部分介绍:前文介绍了模型试验设计及其有限元计算分析,本文在前文的基础上,重点分析实测的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能能力等试验指标,并对索塔横梁体系的抗震性能进行评估,同时对其塑性铰长度取值进行了初步探讨。试验结果表明:波形钢腹板箱型横梁满足抗震设计要求,索塔横梁联接体系能够实现强剪弱弯、强节点弱构件的设计理念,为高烈度地区大跨径悬索桥索塔横向联接抗震设计提供了一种新思路。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗震性能研究

波形钢腹板组合梁桥采用波折形钢板替代传统混凝土箱梁的混凝土腹板,能够充分发挥两种材料优点,实现桥梁结构轻型化,增强跨越能力,改善结构抗震性能,并避免腹板开裂利于后期养护,其应用越来越广泛,然而对于其地震性能的研究却较少。为了研究其减震性能,本文以一座典型的山区桥梁为例,分别采用波形钢腹板组合箱梁和常规混凝土箱梁两种截面形式模拟主梁,建立了桥梁有限元动力分析模型,在比较结构动力特性的基础上,采用反应谱和时程分析方法,对两种不同结构的抗震性能进行了对比研究。结果表明:与传统混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板组合箱梁桥由于上部结构自重减轻,但刚度几乎没有减少、故而其自振频率略有增大,但地震作用下各桥墩的弯矩和轴力均有较大幅度的减小,结构抗震能力明显提高;表明波形钢腹板组合箱梁的抗震性能要显著优于传统混凝土箱梁,是值得在我国西部高烈度山区推广的一种较合理的桥型方案。     

波形钢腹板PC连续梁桥抗震性能研究及减隔震设计

依托南昌市某大跨波形钢腹板PC连续梁桥,通过建立有限元模型对其抗震性能分析了其在不同方向地震波作用下的内力和位移分布规律。结果表明,纵向和横向地震波对内力的影响方向不同,设计配筋可根据主要受力方向对应加强。同时对主桥进行了减隔震支座设计,计算结果表明减隔震支座可以有效降低地震响应,降低幅度可达34%～56%,建议在抗震标准高的桥梁中使用减隔震支座。     

波形钢腹板工字钢梁抗弯性能试验研究

传统的工字钢梁通常由顶板、底板和中部的平腹板焊接而成,由于腹板承受较大的竖向荷载,极易出现弯曲变形,导致整体刚度下降,结构承载受到较大影响。为了改善这一情况,研究了波形钢腹板工字梁在竖向荷载作用下的弯曲特性,通过有限元分析、理论计算和试验研究,得出不同荷载值作用时相应的应变值和挠度值,并与普通工字梁进行对比。结果表明,波形钢腹板工字梁具有更大的抗弯极限承载力,能较大程度地改善传统工字钢梁挠度过大的问题。     

某波形钢腹板组合箱梁桥的抗震性能研究

为了探究波形钢腹板组合箱梁桥的抗震性能,为类似工程的抗震设计提供技术支持,以某组合梁桥为例,首先介绍了时程分析方法的理论,然后利用Midas Civil有限元软件,对该组合梁桥在不同方向地震波影响下的位移和内力情况进行了数值模拟研究.成果表明:Nemark法的实质是对线性加速度法的修正和改进,该方法对结构力学模型进行了...     

波形钢腹板稳定的理论分析及试验研究

从理论上对波形钢腹板的受力稳定问题进行了探讨。结合波形钢腹板试件试验求出了可用于工程设计的计算波形钢腹板总体稳定的系数的取值,为设计检算波形钢腹板的厚度提供了可靠的理论依据。     

波形钢腹板组合箱梁疲劳性能试验与理论分析

为了给波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计和施工提供参考,制作了试验模型梁,并对其进行疲劳荷载试验,得到了这种结构的典型疲劳破坏特征。结合有限元分析,利用已有的研究资料,比较了波形钢腹板组合箱梁与波形钢腹板钢梁应力状态的相似性。采用断裂力学分析方法,对比有限元分析和模型梁试验结果,研究了波形钢腹板组合箱梁疲劳寿命的计算模式,进而推导出这种结构的S-N曲线。研究结果表明:对于波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计,在有限疲劳寿命设计与计算中建议偏安全地采用美国规范AASHTO 2007提供的设计参考中的C类标准。     

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...     

波形钢腹板管翼缘组合梁抗弯性能试验研究

为研究波形钢腹板管翼缘组合梁的受弯破坏形态及弯曲受力性能,制作2根试验梁进行纯弯试验,研究波形钢腹板管翼缘组合梁施工阶段(试验梁C1)及使用阶段(试验梁C2)的破坏形态及跨中挠度、界面滑移、纵向应变的发展规律。结果表明:试验梁均发生塑性弯曲破坏,其受弯破坏过程可近似划分为弹性、弹塑性及破坏3个受力阶段;试验中各试验梁均未出现腹板剪切屈曲;试验梁C2的管翼缘与混凝土翼板间未出现界面滑移或破坏,二者协同工作性能良好;受薄板褶皱效应影响,波形钢腹板管翼缘组合梁的截面弯曲变形不再符合常规梁理论"平截面假定",但仍可近似按"拟平截面假定"分析。     

波形钢腹板连续梁桥成桥静载试验及分析

波形钢腹板连续桥梁作为一种新型的钢混桥梁结构,具有独特的力学受力特点。以QSH波形钢腹板连续梁桥进行成桥静载试验为例,对试验结果进行分析评价,分析该种结构在试验荷载作用下各项参数是否满足相关规范规程及设计的要求,保证该新型结构在日常营运中的正常工作性能。     

大跨长联波形钢腹板连续梁桥的隔震设计研究

大跨长联波形钢腹板连续梁桥下部结构在地震作用下,采用常规支座体系通常难以满足抗震要求。襄阳绕城高速公路汉江特大桥为(60+6×110+60)m波形钢腹板连续梁,针对E1和E2不同等级地震,采用速度锁定器+摩擦摆支座复合抗震措施,基于Midas软件对支座相关参数进行优化设计。计算结果显示:桥梁结构受力改善明显,同时达到较好的景观性与经济性。     

波形钢腹板改进型埋入式剪力键受力性能试验研究

为确定波形钢腹板箱梁改进型埋入式剪力键的抗剪承载力及其影响因素,设计制作了6组试件进行推出试验,研究改进型埋入式剪力键在加载过程中的荷载~滑移特性、破坏形态,分析混凝土强度、波形钢板开孔直径和贯穿钢筋强度及直径等参数对抗剪承载力的影响,并采用MIDAS/FEA软件建立试件有限元模型,计算不同参数下剪力键的承载力,根据计算结果拟合承载力计算公式。结果表明:改进型埋入式剪力键的滑移过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段;波形钢板开孔直径和混凝土强度是影响埋入式剪力键极限承载力的主要因素,贯穿钢筋直径和强度及波形钢板厚度对承载力的影响相对较小;根据提出的承载力拟合公式计算的试件承载力和试验值基本吻合,且偏于安全。     

波形钢腹板特大桥体外预应力设计及应用研究

为给特大跨波形钢腹板组合箱梁桥体外预应力设计提供参考,以港珠澳珠海连接线工程前山河特大桥为背景,介绍体外预应力体系的布设、转向与锚固装置的设计细节、体外束保护与减振装置的构造及减振机理。采用有限元软件,建立体外预应力钢束转向块、锚固端节段及运营阶段全桥有限元数值模型,分析转向块及锚固端的局部应力,研究施加体外预应力后运营阶段结构受力情况,比较不同体外预应力张拉工序对成桥状态结构挠度、应力、弯矩等力学性能的影响。结果表明:转向块及锚固端节段满足结构局部应力安全要求;运营阶段结构挠度、混凝土主梁及波形钢腹板应力均满足设计规范要求,结构安全可靠;"全桥合龙后先张拉中跨,后对称张拉边跨"的体外束张拉方案为最优方案。     

波形钢腹板PC箱梁桥设计方法与受力性能研究

北江四桥南北引桥采用波形钢腹板组合箱梁桥,该种桥梁具有外形美观、工程总造价低、抗震性能好、预应力施加效率高、腹板抗剪能力和结构耐久性好、后期张拉换索简单易行等优点。基于50 m跨径建立有限元模型,得到全桥纵向内力分布情况。结果表明,各种工况下结构整体受力及屈曲稳定性均满足规范要求。     

节段预制拼装波形钢腹板组合梁整体受力性能试验研究

节段预制拼装波腹板组合梁桥兼有节段预制拼装工艺和波腹板组合结构的优点,极具推广价值。为研究该类型结构的抗弯及抗剪等受力性能,采用成型工艺、体内体外预应力配束比例、剪跨比、接缝数量、波腹板连接形式等参数进行了6片缩尺简支模型梁试验。描述了模型梁混凝土应变、波腹板应变、预应力筋应力、挠度随荷载变化的规律以及裂缝形成过程和破坏形态,分析了各因素对节段拼装波腹板梁受力性能的影响。研究表明:节段梁在弹性阶段与整体梁具备同等刚度;接缝影响了节段梁的破坏形态,较大地削弱了抗弯承载力;混合配束节段梁以及翼缘式连接节段梁表现出更优的力学性能。     

波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工结构性能及参数分析

为研究波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工的可行性,指导顶推施工设计,以吉安市深圳大桥为背景,对顶推施工中结构性能及顶推施工设计参数对结构性能的影响进行研究。该桥为(61+8+61)m波形钢腹板PC组合小箱梁桥,小箱梁分3段,每段采用分块预制组拼顶推施工,钢导梁由第一段小箱梁的波形钢腹板、纵梁、大横梁、加劲肋等组成。采用有限元法模拟顶推施工过程,分析主梁弯矩和应力以及导梁前端挠度,研究导梁刚度、自重以及临时墩位置等参数对主梁受力性能的影响。结果表明:采用该顶推方案,主梁受力性能满足要求;施工时需将导梁设置预抛高,确保其安全通过临时墩;导梁刚度和重量均宜控制在一定的范围,且在满足导梁刚度的情况下,应尽量减轻导梁自重;设置临时墩可以减少钢束用量、简化导梁构造,在条件允许的情况下,临时墩应靠近跨中的位置。     

多排预应力波形钢腹板组合挑梁试验及力学特性分析

对新型组合脊骨梁结构中的多排预应力波形钢腹板组合挑梁进行了模型试验,并根据波形钢腹板不抵抗弯矩的结论和拟平截面假定,分析了这种结构的徐变收缩效应和预应力作用效率;同时,采用基于换算截面的修正刚接梁法,计算得出波形钢腹板挑梁间的荷载分布规律和活载下的内力分布.结果表明:预应力波形钢腹板挑梁的混凝土桥面板抗裂安全性较常规组合挑梁有明显的提高,显示出优越的力学性能.     

基于摩擦摆式支座的波形钢腹板PC刚构-连续组合梁抗震性能分析

以某黄河大桥为例介绍了基于摩擦摆式支座的波形钢腹板PC刚构—连续组合梁桥的抗震特性。分析对比了采用摩擦摆式支座和普通支座在动力特性、力学性能和位移响应的区别,得出采用摩擦摆式支座具有较优的抗震性能,为同类型桥梁抗震设计提供了借鉴和参考。     

波形腹板箱梁的扭转与畸变分析及试验研究

以箱梁理论为基础，对波形钢腹板箱梁的扭转和畸变效应进行了分析，提出了该种箱梁结构约束扭转计算方法和畸变计算模式。2根模型试验梁的静载试验结果表明，在波形钢腹板箱梁的设计计算中，约束扭转翘曲正应力采用A．A乌曼斯基理论，畸变采用弹性地基梁法，二者叠加所得的翘曲正应力能够满足工程精度的要求。     

大跨双肢波形钢-RPC刚构桥跨度研究及结构试设计

为解决既有波形钢腹板连续刚构桥跨度偏小的问题,分析了影响该类桥梁跨度的主要影响因素,提出解决限制其跨度增长关键问题的具体措施。以155m+270m+155m双肢波形钢-RPC刚构桥为对象,通过结构试设计、理论分析计算,得出波形钢腹板-RPC桥梁能够向更大跨度发展的结论。