分离式钢混组合箱梁桥力学特性研究

以一分离式钢混组合箱梁桥为对象通过建立三维板壳元模型,以弹簧单元模拟剪力钉,对比分析了在活载及混凝土收缩分别作用下剪力钉的受力分布特性;研究了剪力钉刚度对组合梁结构力学性能的影响。结果表明:剪力钉在混凝土收缩作用下的受力远大于车辆活载作用下的受力;剪力钉刚度取值对结构受力性能的影响不大。     

钢—混组合梁斜拉桥现浇混凝土桥面板关键设计技术研究

为研究钢-混组合梁斜拉桥现浇混凝土桥面板连接界面受力性能及桥面板抗裂性能,以主跨147m的六塔钢—混凝土组合梁矮塔斜拉桥为研究目标,通过数值模拟的方法,对现浇桥面板的钢-混组合梁界面剪力栓钉参数敏感性和现浇桥面板抗裂性能等两方面进行分析研究。结果表明:随着剪力钉间距的加大,剪力钉承担的剪力增大;随着剪力钉刚度的增大,剪力钉承担的剪力增大。在二期恒载和活载作用下,剪力钉横向和顺向剪力分布趋势基本一致,横向剪力均较小,顺向剪力均从梁端向支点处变大;收缩及温度作用下,横向剪力沿跨度方向分布均匀,纵向剪力除端部较大外,跨中处剪力值较小。分析桥面板的抗裂性能时,必须综合考虑桥面板的总体和局部计算结果的叠加效应。     

简支组合曲梁与简支组合直梁上焊钉剪力比较

采用ANSYS有限元程序计算了不同荷载、不同焊钉布置形式下简支组合曲梁和简支组合直梁的受力,比较焊钉在组合曲梁和组合直梁中的剪力分布.组合曲梁的焊钉与组合直梁相比,不仅有切向剪力还有法向剪力,法向剪力沿梁长度方向是在梁中间大两端小.当组合曲梁布置单排焊钉时,可以忽略法向剪力分量,用焊钉切向剪力近似代替其总剪力是可行的.当组合曲梁布置双排焊钉时,同一截面的内、外侧两排焊钉受力不均匀,外侧焊钉剪力平均值是内侧焊钉剪力平均值2.52倍以上,在设计时需注意.     

双层均布荷载作用下混凝土伸臂箱梁剪力滞效应试验研究

通过对大比例双层均布荷载作用下单箱三室混凝土伸臂箱梁在弹性范围内的抗弯性能模型试验研究与分析,探讨了双层均布荷载作用下单箱三室混凝土伸臂箱梁剪力滞效应分布规律:在不同荷载工况作用下,其伸臂根部产生正剪力滞效应,1/2伸臂处产生负剪力滞效应;正、负剪力滞临界位置离伸臂根部的距离是伸臂长度的18％～23％,其中在顶板均布加载作用下产生的剪力滞效应最明显,正、负剪力滞临界位置离伸臂根部最近,顶板、底板同时均布加载作用下次之,而底板均布加载作用下最弱;该双层交通混凝土伸臂箱梁抗弯结构在设计时,按照顶板均布加载时产生的剪力滞效应考虑偏安全.     

混合梁斜拉桥钢-混结合段力学性能研究

为了解混合梁斜拉桥钢—混结合段受力及传力规律,指导钢—混结合段的设计,以某主跨580m的混合梁斜拉桥为背景,采用有限元软件建立钢—混结合段整体模型,并对比缩尺模型试验结果,建立局部剪力钉推出模型,分析剪力钉传力规律。结果表明:钢—混结合段截面混凝土竖向应力分布不均匀,大小呈凹曲线分布;纵向应力由结合段截面向混凝土段递减。竖向上各剪力钉剪力呈马鞍形分布,上、下剪力钉剪力高于中间剪力钉;横向上内侧剪力钉剪力大于外侧剪力钉;荷载越大,剪力钉竖向受力越均匀,剪力钉刚度越大,各剪力钉的受力越不均匀。     

斜拉桥钢拱塔在不同荷载作用下受力分析

以钢拱塔斜拉桥为例,采用有限元软件,对成桥阶段恒载、汽车荷载以及横向风荷载作用下的钢拱塔的弯矩及剪力进行了分析,得到以下结论:恒载作用下,顺桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在离桥面大约1/3钢拱塔高度处,横桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部,最大剪应力发生在离桥面大约2/3钢拱塔高度处;汽车荷载下,顺桥方向上钢拱塔弯矩最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在离桥面大约1/5钢拱塔高度处;横向风荷载下,顺桥向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在钢拱塔底部处,最大值为637kN·m,且钢拱塔顶部的剪力方向与钢拱塔底部相反,最大值为243kN·m。     

大跨度RPC铁路简支箱梁有效宽度研究

RPC箱梁轻薄的截面使其翼缘剪力滞效应显著,通过对72m铁路简支箱梁采用有限元程序ANSYS进行三维分析,得到不同荷载工况、梁高、顶板厚度对跨中断面顶、底板剪力滞效应的影响规律,计算出对应的有效宽度系数,并与现行设计规范相关有效宽度计算结果比对。研究表明:(1)跨中断面在二期铺装荷载作用下剪力滞效应最显著;(2)随着高跨比的增大,跨中断面剪力滞效应逐渐增大;(3)增加顶板厚度可有效减小跨中断面剪力滞效应;(4)箱梁顶板有效宽度较规范计算偏小;(5)降低二期恒载可以改善顶板有效宽度折减。     

独柱墩曲线梁桥倾覆轴线研究

为指导独柱墩曲线梁桥抗倾覆能力设计,基于有限元理论和分析方法,利用MIDAS软件建立独柱墩曲线梁桥模型,计算不同车道荷载作用下各支座的反力,得出支座的脱空顺序,确定倾覆轴线。结果表明:当1排车辆从桥的一侧开始向上行驶,最先出现支座脱空的为进入曲线桥的桥台内侧支座,另一侧桥台内侧支座的反力也迅速减小并随后脱空;倾覆轴线为桥台外侧支座与曲线桥其它支座的连线。为了防止独柱墩桥梁在活载作用下发生倾覆,提出了一些如设置抗拉支座、偏心支座等措施。     

基于拓宽后桥梁支反力变化的新旧桥活载传递研究

为研究桥梁拓宽后活载在新旧桥之间的传递规律,结合某高速公路中典型混凝土箱梁桥的拓宽设计,分别采用混凝土箱梁和钢-混组合梁2种常见新桥拓宽方案,提出了新旧桥活载传递率的概念,并采用支反力的变化加以度量。研究表明,拓宽前后新旧桥的刚度比对荷载传递率影响很大,结合桥梁拓宽的案例分析,得到旧桥向新桥的荷载传递率约为5%~6%,新桥向旧桥的荷载传递率约为11%~12%;同时,桥梁拓宽后旧桥的外侧支座反力有适度增加,其内侧支座反力显著减小;当旧桥外侧支座反力增加幅度超出原支座设计承载力时,应提前进行支座更换。     

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应分析

为了解波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应对结构受力的影响,以某(58+118+188+108) m单箱四室波形钢腹板部分斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,在跨中偏载和对称荷载作用下,计算主跨箱梁有索段和无索段顶底板混凝土正应力,分析各截面的剪力滞分布规律。结果表明:箱梁跨中截面混凝土顶板、底板正应力分布极不均匀,具有明显的剪力滞效应,箱梁混凝土顶板、底板剪力滞系数随距集中荷载作用点距离的增大急剧减小,截面顶板剪力滞效应均比底板大;箱梁顶底板均呈现正剪力滞效应,混凝土横隔板可以改善箱梁截面正应力分布,减弱剪力滞效应;顶底板剪力滞系数在无索段范围内急剧减小,有索段内急剧增大,车辆活载只在局部范围内引起较大的剪力滞效应,设计中应考虑此效应引起的不均匀应力。     

预应力混凝土简支梁桥在重载作用下的抗剪性能分析

以某跨度为32m的变截面预应力混凝土简支T梁为研究对象,通过建立数值模型,重点分析了恒载、活载以及不同重载列车荷载组合作用下的梁体剪应力变化规律。分析得到了以下结论:预应力荷载对梁体剪应力影响最大,其次是自重荷载,最小的是二期恒载,剪应力峰值均发生在距离梁端支座1.5m处,恒载组合作用下梁体剪应力满足规范要求;C64型、C70型、C80型和KM98型列车荷载下剪力以及弯矩依次增大,简支梁桥结构的安全性能逐渐降低;不同荷载组合下的剪应力分布曲线变化规律相同,并且剪应力峰值均满足规范要求;工程中可以用剪应力作为控制梁体裂缝开展的主要因素,以初步防止开裂现象发生。     

斜拉桥钢-混凝土组合索塔锚固区焊钉剪力分布

结合上海长江大桥工程,采用空间有限元模型,计算在斜拉索索力作用下钢-混凝土组合索塔锚固区焊钉的剪力,分析焊钉竖向剪力、横向剪力和合剪力分别在索塔竖桥向和横桥向的分布规律.结果表明各剪力沿索塔竖桥向和横桥向分布相当不均匀,在竖桥向塔顶焊钉剪力大、塔底剪力小,在横桥向外侧焊钉剪力大、中间焊钉剪力小.对焊钉横向间距的调整,能有效改善焊钉剪力在横桥向的不均匀程度.焊钉刚度对焊钉最大剪力有很大影响,在设计中需予以重视.     

圆心角对小半径曲线桥受力性能的影响

通过建立5种不同的圆心角的计算模型,研究圆心角对小半径曲线桥纵向弯矩、扭矩和竖向剪力的影响。研究表明:在汽车荷载和恒载作用下,改变圆心角的大小对小半径曲线桥的纵向弯矩的影响较小,对扭矩的影响较大。在汽车荷载作用下,改变圆心角的大小对竖向剪力影响较大;在恒载作用下,改变圆心角的大小对竖向剪力的影响较小。     

不同支承方式下三跨波形钢腹板连续梁弯桥剪力滞效应分析

为研究不同的支承方式对三跨波形钢腹板连续梁弯桥剪力滞效应的影响,采用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了三跨波形钢腹板连续梁弯桥的三维有限元模型,考虑了2种典型荷载工况——跨中集中荷载和全桥分布荷载下,典型截面的应力分布情况,计算出截面的剪力滞系数,并对4种不同支承方式下的剪力滞效应进行了分析。研究结果表明,三跨波形钢腹板连续梁弯桥边跨跨中截面应力最小为固定支承,中间支座截面应力最小为中间偏心铰支承,中跨跨中截面应力最小为固定支承。内侧的剪力滞系数要大于外侧,集中荷载下的剪力滞系数要大于均布荷载下的剪力滞系数,各支承方式下的剪力滞系数差异不大,集中荷载作用下剪力滞系数最小的为中间偏心铰支承,分布荷载作用下剪力滞系数最小的为中间固定墩支承。     

重力U形台非常规裂缝分析及加固对策

基础水平向开裂在重力式U形桥台中较为少见。针对某高速公路桥梁重力U形桥台出现的基础水平向非常规裂缝和台身竖向裂缝,开展病害成因分析和加固对策研究工作。勘察及分析结果表明：台身竖向裂缝是恒载支反力过大及伸缩缝处车辆冲击荷载共同作用导致的受力裂缝;基础水平裂缝是由于基底存在填料夹层且长期遇水软化后引起基底脱空或接触不密实,长期车辆荷载的冲击作用下出现的层裂破坏。根据裂缝产生原因,提出“钢花管注浆+混凝土增大截面+新增辅助支座”的加固对策。     

预应力混凝土连续箱梁桥设计的统计分析

预应力混凝土(PC)连续箱梁桥作为中国大跨度桥梁结构中的典型桥型之一,其服役期内开裂和主梁下挠问题较突出,而主梁纵向预应力体系直接影响结构应力水平,可以改善相关病害.该文通过统计分析中国不同地区高速公路上7座不同跨径PC连续箱梁桥,计算主梁典型截面在恒载、收缩徐变、温度和汽车荷载作用下的荷载效应,分析不同跨径的预应力箱梁桥在支座截面和中跨跨中L/2截面处各荷载作用产生的内力、应力范围,探讨了不同跨径范围主梁弯矩、应力变化规律.     

运宝黄河大桥箱梁腹板抗剪性能研究

为研究单箱五室波形钢腹板部分斜拉桥腹板的抗剪性能,以即将竣工验收的运宝黄河大桥为工程背景,利用Midas FEA软件建立该桥固结区域局部有限元模型,计算腹板的剪力分配与箱梁截面的剪力滞效应,考查混凝土内衬对波形钢腹板剪应力的影响。结果表明:同一截面中外侧钢腹板承担剪力的比重高于内侧,而混凝土腹板剪力分配比重明显高于钢腹板;随着远离墩梁固结区域,同一截面内混凝土腹板处的顶板正应力减小,钢腹板处的顶板正应力增大,底板的正应力均有所减小;混凝土内衬有效地降低了钢腹板剪应力,提高了钢腹板的抗屈曲性能。     

小半径曲线箱梁非对称增大截面加固分析与试验研究

曲线箱梁桥最主要的受力特点是弯扭耦合作用,其病害特征和加固方法存在显著的特殊性。该文基于曲线梁桥的3个基本方程,对其力学性能和受力特征进行理论分析,采用有限元软件对某曲线箱梁桥进行计算,分析导致该箱梁腹板开裂、内侧支座脱空、外侧支座偏压严重等病害产生的成因,并对加固后的曲梁桥进行试验测试。结果表明:采用非对称增大截面加固方法,增加两侧腹板厚度等加固措施,能显著提高结构的抗剪扭承载能力,结构受力趋于合理。由于加固箱梁新旧混凝土间存在应力叠加和界面滑移,导致增大截面应变小于原箱梁应变,应力有所滞后。桥梁荷载试验表明该加固措施效果良好。     

单箱多室鱼腹形截面混凝土连续箱梁的剪力滞效应

鱼腹形箱梁的受力较普通箱梁更为复杂,其剪力滞效应或翼缘的有效分布宽度能否沿用普通箱梁的取值值得重新审视。该文以某两跨鱼腹形截面连续箱梁桥为工程背景,采用空间实体有限元法,对比分析了鱼腹形箱梁与相应普通箱梁的剪力滞效应。结果表明:集中荷载和均布荷载作用下,鱼腹形箱梁除中支点截面边腹板处受拉顶板局部剪力滞系数与普通箱梁相差较大外,其余位置处两类箱梁的剪力滞系数相近;鱼腹形箱梁底板的有效宽度系数较顶板的相应值偏大,可偏安全地按顶板的相应值取用;对比两类箱梁的有效宽度系数可知,鱼腹形箱梁各跨中部梁段的ρ_s系数可以采用规范针对普通截面箱梁的相应值,而ρ_f系数不宜沿用规范计算值,为应用方便,文中提出了ρ_f系数计算的解析式。     

宽幅异形钢板组合梁的设计与研究

以丰台火车站东侧立交专用匝道宽幅异形钢板组合梁桥为研究对象，从结构优化和安全设计两方面对组合梁桥进行分析，以桥梁结构安全性与经济性为原则，提出最优设计方案。在有限元软件中，采取刚臂连接模拟剪力钉设置，结合混凝土桥面板和工字形钢主梁，建立全桥整体模型；通过调整中横梁设置个数、改变支座平面布置方式，优化桥梁结构设计；根据桥梁实际受力情况，分析桥梁结构在常态下钢主梁的刚度、承载能力、屈曲稳定和疲劳应力情况。结果表明：在满足结构使用安全的情况下，减少中横梁数量，会增加结构应力，降低稳定安全系数；宽幅异形钢板组合梁受混凝土收缩影响明显，外侧支座容易脱空，优化支座布置显得尤为重要；在正常使用状态下，钢板组合梁外侧主梁刚度较小，变形明显，应力较大，最早容易出现屈曲失稳，且受疲劳荷载影响较为敏感。