桁架结合梁及其剪力连接件试验研究

我国某公铁两用特大桥（Ｗ桥）将采用混凝土桥面系－钢桁结合梁，目前，国内外现有的组合结构规范中还没有桁梁结合梁的内容。本文研究了桁梁结合梁的受力特征，针对Ｗ桥的具体情况试验研究了栓钉的承载力和布置方案，该成果已用于Ｗ桥的设计。     

钢桁梁—混凝土板结合梁剪力连接件的布置位置

研究了钢桁梁－混凝土板结合梁的剪力连接件的布置位置，对三种方式进行了计算，并对计算结果进行了分析比较。对剪力连接件的布置位置给出了一些建议。     

混合梁斜拉桥钢-混结合段剪力连接件群力学性能研究

为研究钢-混结合段剪力连接件群的力学性能,根据原桥结合段中典型钢格室设计制作剪力钉和PBL剪力键群足尺试验模型,按照应力等效原则对试验模型进行静力及疲劳加载。试验结果表明:在设计荷载作用下,两种剪力键的应力与应变仍为线性关系;由于群钉效应,靠近施荷端前五排的剪力钉群应力水平较高,PBL剪力键和其余部分剪力钉应力水平较低;疲劳验证和破坏试验后PBL剪力连接件应力水平增大但仍处于弹性受力阶段,靠近施荷端(端部)受力较大的剪力钉已进入塑性受力状态,剪力钉群刚度降低,PBL剪力键传递荷载比例有一定增加;该桥结合段剪力连接件设计安全可靠,可为今后结合段连接键群在实际工程的应用提供参考。     

PBL剪力连接件荷载-滑移关系试验研究

依据13组45个试件的静载破坏试验,分析了混凝土榫抗剪承载力、贯穿钢筋抗拉承载力以及钢板厚度对PBL剪力连接件在不同加载时期的荷载-滑移关系的影响。针对单排剪力连接件和双排剪力连接件,分别提出了加载全过程的荷载-滑移关系公式。公式呈幂函数形式,其幂常数与混凝土榫抗剪承载力、贯穿钢筋抗拉承载力以及钢板厚度有关。     

装配式栓钉剪力连接件抗剪承载力试验研究

为探索装配式栓钉在荷载作用下的力学性能,设计了2个大比例尺的预制装配式栓钉剪力连接件,通过推出试验研究其破坏过程、荷载滑移曲线、抗剪性能和极限承载力。研究结果表明:当栓钉被剪断时,栓钉根部剪断位置处有颈缩现象且局部混凝土剥落,栓钉周边混凝土仅出现细小裂纹,没有明显贯穿式裂纹;由于桥道板板肋处混凝土受传力钢板的约束作用使得板肋处混凝土和钢结构间摩擦力增大,进而提高了装配式栓钉剪力连接件的抗剪承载能力;在考虑滑移沿试件高度不均匀分布系数对结构影响的基础上,推导了在考虑混凝土弹性模量、栓钉弹性模量、栓钉直径、栓钉数量等因素的装配式栓钉剪力连接件单钉极限承载力理论计算公式,且计算结果的安全富余度满足规范要求,与试验结果相比,误差在5%以内,吻合较好。     

简支下承式桁梁结合梁的模型试验

设计制作一个4节间下承式桁梁结合梁模型。分3个阶段10种荷载工况进行模型的力学性能试验,研究简支下承式钢桁结合梁桥的受力性能。结果表明:主桁的挠度和内力可以按平面桁架计算;桥面系中存在起控制作用的横梁,设计中应特别关注;纵梁主要受轴向拉伸和竖向弯曲作用,最大拉应力出现在每节间正中截面的下翼缘,内侧和外侧无多大区别;混凝土板的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;竖向偏载和水平偏载都不控制设计。     

桁梁结合梁栓钉疲劳承载力的试验研究

针对某桁梁结合梁桥的实际情况，通过等幅疲劳推出试验，对ф２２及ф２５栓钉疲劳强度的控制因素等问题做了研究，并通过回归分析得出剪应力幅与循环次数的关系式。     

钢混组合梁剪力连接件的计算方法研究

研究目的:钢混组合梁的剪力连接件对于钢梁与混凝土桥面板的协同工作起到了关键性的作用,使得钢与混凝土能够充分发挥各自的材料特性。由于公路桥梁规范中没有针对钢混组合梁剪力连接件的计算规定,其他现有规范、论著或国家标准中对钢混组合梁剪力连接件的计算又各有不同,因此有必要对公路钢混组合梁桥剪力连接件的计算方法展开探讨。研究结论:针对多种规范、论著对比分析了栓钉剪力连接件的承载力计算,并得出结论:(1)《钢结构设计规范》与《EC4》计算方法相似,未考虑疲劳、裂缝等,为最低配置数量;(2)《钢桥》(小西一郎)中的计算公式结果较为保守,但能更好的控制栓钉的疲劳、界面滑移等问题,有更好的耐久性;(3)《现代钢桥》(吴冲)与《钢桥》计算公式完全一致;(4)《铁路钢-混凝土结合梁设计规范》参照了《EC4》;(5)《钢-混凝土组合桥梁设计规范》类似《钢规》,分别考虑了栓钉剪断破坏及混凝土压碎破坏的两种情况,并考虑了群钉效应;(6)本研究可对钢混组合梁的剪力件设计提供一定的参考。     

考虑正压作用剪力连接件的受力分析

在探讨剪力键抗剪性能时,对H型钢施加推力是推出试验的主要加载方式,但实际操作时组合结构桥梁中钢梁与混凝土梁通过连接件及横向预应力筋接合,此时传统加载方式已不能模拟现实中结构的真实受力状态。本文通过对试件侧面施加正压力的方式来模拟预加力,并用有限元软件建立实体模型分析结构受力情况。结果表明:正压力的存在有效地提高了栓钉剪力连接件和开孔钢板剪力连接件的极限抗剪承载力和构件延性;栓钉断裂后,钢-混结合面的摩擦系数有所增加;有限元仿真分析能很好地模拟推出试验中考虑摩擦力时试件的真实受力情况。     

桁梁结合梁栓钉上拔力的研究

借助于数值分析的方法,分析研究了我国某座正在建造中的公铁两用大桥所采用的桁梁结合梁的栓钉在三种不同荷载工况:顺桥方向不均匀竖载;轴力;横桥方向不均匀竖载和不同栓钉布置方案下所受的上拔力的数值.     

桁梁结合梁栓钉上拔力的研究

借助于数值分析的方法，分析研究了我国某座正在建造中的公铁两用大桥所采用的桁梁结合梁的栓钉在三种不同载荷工况，顺桥方向不均匀竖载；轴力；横桥方向不均匀竖载和不同栓钉布置方案下所受的上拔力的数值。     

秦沈客运专线连续结合梁疲劳试验研究

模拟秦沈线连续结合的受力状态，制作了6根模拟试验结合梁，其中配筋率2%和3%各3根，采用单伸臂跨内、跨外两点同步加载模式对每根梁做了200万次疲劳试验，分析研究了钢与混凝土之间的滑移，栓钉的受力状态，无钉区两侧密集型群钉中力的分配，梁的刚度变化和应力状态，负弯矩区混凝土中裂纹的发展等问题。研究结果表明，高配筋混凝土连续结合梁抗疲劳性能优良，200万次疲劳试验后，无钉区钢与混凝土之间的滑移明显比其他梁段大，但最大不超过0.075mm，两侧头排栓钉的受力是栓钉平均受力的1.54倍；负变矩区混凝土板中的最大裂纹宽度不大于0.13mm；梁的刚度没有明显的下降，梁的挠度和应变都接近于第一状态线弹性理论计算值。     

箱形混凝土梁荷载横向分布影响及剪力滞效应的试验研究

通过桥梁荷载分布试验分析箱形梁的荷载横向分布影响及剪力滞效应，将空间计算问题平面化，为桥梁设计与计算寻求一种更直接的分析方法。     

考虑剪力滞系数的客运专线32m后张梁静载试验方法研究

考虑到箱梁在静载试验等效加载和实际设计荷载加载模式不同对箱梁底板下缘应力的影响,设计图纸中要求静载试验加载数据计算要考虑剪力滞系数影响,研究石武客运专线32m后张梁静载试验加载数据计算方法,通过把综合剪力滞系数和集中剪力滞系数代入加载数据,准确地计算出了静载试验各级加载数据,计算结果满足设计的要求,这套客运专线32 m后张梁静载试验加载数据计算和试验方法是准确可靠的。     

装配式宽幅连续T梁剪力滞效应研究

为研究装配式宽幅连续T梁剪力滞效应的突出位置和普通钢筋、预应力钢束对剪力滞效应的影响,建立实体有限元模型,通过改变普通钢筋直径、预应力钢束横向布置位置和股数进行分析。得出剪力滞效应在支点顶部较为突出;通过理论推导及模型数据发现在不同配筋方式中剪力滞效应的应力最大值与最小值之差基本不变,剪力滞效应不受配筋的影响。虽然配预应力钢束无法抵消剪力滞,但是可以使支点受力在安全范围内。本文中,应力最大值与最小值之差值约为0.6 MPa,为避免支点顶部出现拉应力使混凝土开裂,建议在设计中预应力需要预留大于0.6 MPa的安全储备。     

栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性影响研究

设计6片钢—混凝土结合梁,从理论分析、试验和数值模拟3个方面,研究栓钉连接件抗剪刚度对钢—混凝土结合梁自振特性的影响.结果表明:在常见的栓钉布置情况下,钢梁与混凝土板的界面存在滑移,二者变形不同步,振型存在明显相位差;随着栓钉连接件抗剪刚度的降低,结合梁整体刚度明显下降,与不考虑界面滑移的结合梁相比,完全连接和部分连接(连接度为60％)结合梁的刚度分别降低39％和48％,相应的1阶竖向自振频率分别降低22％和29％;栓钉连接件的抗剪刚度越小,结合梁的刚度折减越大,但各阶自振频率对应刚度的折减程度不同;少量的栓钉损伤对梁的竖向自振频率影响不明显.由于结构的基频对其冲击系数影响很大,因此在结合梁的动力性能分析及冲击系数计算中,应考虑栓钉连接件刚度的影响.     

双线混凝土U型梁的剪力滞效应研究

为了研究双线混凝土U型梁的剪力滞效应,对U型梁截面进过合理简化,选取轴力自平衡的余弦函数定义了翘曲位移函数。在考虑剪滞效应和剪切效应的基础上,构建了双线混凝土U型梁的总应变能函数。利用势能驻值原理,推导出了简支、悬臂和连续双线混凝土U型梁分别在均布荷载和集中荷载作用下的剪力滞系数解析解。以某实际工程双线混凝土U型梁为例,对解析法和有限元模型计算得到的剪力滞系数进行对比分析。计算双线混凝土U型梁道床板的有效分布宽度,并基于有限元模型的计算结果,对理论解的有效分布宽度进行系数修正。研究结果表明：剪力滞系数的理论计算结果与有限元模型计算结果的最大偏差不超过±10%,表明所推导解析解的精度较高;双线混凝土U型梁在均布荷载和集中荷载作用下,跨中截面的剪力滞变化规律相同,均在主梁和道床板交界处剪力滞系数最大,随离交界处距离的增大而减小;相比均布荷载作用,集中荷载作用下的剪力滞效应更明显,需在实际工程中重点考虑;在双线混凝土U型梁道床板有效分布宽度的计算中,引入修正系数1.05对解析计算结果加以修正,以得到更精确的结果。基于理论推导所得的双线混凝土U型梁剪力滞效应变化规律,以及对道床板有效分布宽度提...     

钢-混凝土连续结合梁动力性能试验研究

通过对合宁铁路钢-混凝土连续结合梁动力性能试验,测试钢-混凝土连续结合梁的自振特性和CRH2动车组、120 km/h试验货车和160 km/h试验客车通过时的动力响应.试验结果表明,钢-混连续结合梁可以满足这3种列车通过时的安全性要求;梁体的竖向、横向自振频率、跨中挠跨比、梁端转角、挠度、应变动力系数、跨中横向振幅、墩顶横向振幅、竖向加速度、支座横向动位移均符合相关规范和设计的要求.     

秦沉线结合梁全焊Ⅰ型梁疲劳试验研究

秦沈客运专线有14座钢－混凝土结合梁，钢梁截面有箱梁和Ⅰ型板梁两种，其中在24m 32 24m连续梁的Ⅰ型钢板梁中首次采用了工地全断面焊接技术，针对其现场焊，手工焊和厚板对焊接这3个技术难点，重点对Ⅰ型梁单面开坡口，全断面对接焊细节进行了疲劳试验研究，并对断口的起裂原因予以分析，从而得到可靠的试验数据，据此对相应焊接工艺提出质量要求，为掌握单面开坡口对接焊细节的受力状态，文章通过计算机模拟现场施工可能发生的对接错位，分析揭示了其对构件受力的不利影响程度，提出了相应的改进措施，研究结果表明，所选择的焊接工艺及加工的试验能够满足秦沈线Ⅰ型梁全断面对接焊的疲劳设计要求。     

预弯连续结合梁受力分析与试验研究

对一座钢混凝土连续结合梁分阶段建造的全过程进行受力分析,介绍在施工阶段对关键截面受力状态进行施工监测的方法和结果。受力分析表明,钢梁预弯可以有效的改善连续结合梁中支座截面混凝土桥面板的受力状态,改善其耐久性。施工监测数据证明该法对桥面板混凝土施加了有效的预压应力,数值与设计值吻合良好。