钢管混凝土箱形叠合超高墩设计与静力性能分析

为了解钢管混凝土箱形叠合超高墩的设计理念和结构静力性能,以金阳河特大桥为背景,分析该类桥墩各部分作用和受力特性,并开展静力性能研究。该类桥墩内部的钢管混凝土格构柱为主要受力结构,并作为外包钢筋混凝土施工的劲性骨架;各柱肢钢管外包薄层钢筋混凝土以提高桥墩承载力;连接各柱肢的钢筋混凝土腹板参与抗剪。采用MIDAS Civil软件分析对比钢管混凝土箱形叠合超高墩和钢筋混凝土薄壁空心超高墩的静力性能。结果表明:最大悬臂施工阶段和成桥阶段,钢管混凝土箱形叠合超高墩的一阶弹性稳定系数大于钢筋混凝土薄壁空心超高墩;从墩顶向墩底分段增大钢管管径和壁厚,可使钢管和外包混凝土应力沿墩高方向不变;外包混凝土应力远小于钢筋混凝土薄壁空心超高墩,可采用较薄的低强度混凝土。     

考虑初应力的钢管混凝土格构柱受力性能有限元分析

在试验研究的基础上对有初应力的钢管混凝土格构柱受力性能进行了有限元分析.分析结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好.应用有限元方法,以初应力度和长细比为参数,对有初应力的钢管混凝土格构柱进行了受力全过程分析.分析结果表明,钢管初应力降低了钢管混凝土格构柱构件的弹性阶段,使构件提前进入了弹塑性阶段,并使构件的峰值极限荷载推迟出现,且对应的变形也有所增加.此外初应力度和长细比较小时,初应力对钢管混凝土格构柱极限承载力的影响不大;但当初应力度和长细比较大时,初应力会使构件的极限承载力明显下降,下降幅度超过12％.     

套环四肢钢管混凝土格构柱轴心受压承载力试验研究

套环四肢钢管混凝土格构柱(简称套环格构柱)适用于村镇化装配式低层建筑中,其运输、安装和维护方便,为探究其受力性能,设计制作了10个套环格构柱进行了轴心受压试验,分析了套环与柱肢钢管间的间隙处理方式、缀条连接方式和长细比变化等因素对套环格构柱承载力的影响,与普通轴心受压格构柱的承载力设计计算公式比较,提出了轴心受压套环格构柱承载力计算公式,可供设计参考。     

高墩大跨径预应力连续刚构桥稳定性研究

利用空间有限元法对钢管混凝土叠合柱特高墩预应力混凝土连续刚构桥的空间稳定性进行了计算分析,以某特大桥为例,当墩高达到180m时,最大双悬臂施工状态的结构稳定性安全储备最低。计算结果表明,结构的计算模型及几何特征对其稳定性的影响较大,且应对钢管混凝土叠合柱高墩刚构桥的主梁施工过程进行严密监控。     

初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响研究

施工误差、材料性能不均匀等因素必然导致钢管混凝土混合柱高墩存在一定的初始缺陷。文中以四川干海子特大桥为工程背景,运用一致缺陷和改进随机缺陷理论,考虑材料非线性、几何非线性,对钢管混凝土混合柱高墩进行极限承载力分析,得到其极限承载力特征参数,进而研究初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响,并采用随机有限元法对初始材料缺陷进行极限承载力敏感性分析。结果表明,钢管混凝土混合柱高墩属于缺陷敏感结构,对于干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩,初始缺陷限值按现有规范取值风险较大,其初始缺陷限值建议取墩高的1/2 000;与一致缺陷模态法相比,结构初始缺陷值控制在较小范围内时,采用随机缺陷模态法计算所得钢管混凝土混合柱高墩的极限承载力偏小;沿墩高方向缺陷对结构极限承载力的灵敏度变化较大,呈现下部结构大于上部结构、两端大于中间的规律;干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩对顺桥向缺陷最敏感;钢管混凝土混合柱高墩材料缺陷对极限承载力的敏感性从大到小依次为纵向连接杆件外径、纵向连接杆件钢管壁厚、核心混凝土弹性模量、柱肢杆件外径、核心混凝土密度、钢材密度、柱肢杆件钢管壁厚。     

大跨钢管混凝土超高墩连续刚构桥的动力特性研究

桥梁的动力特性是结构动力分析和抗震研究的重要基础。作为一种新型桥墩结构形式,钢管混凝土组合墩已应用到跨越峡谷的特大跨度刚构桥中。基于有限元法,以具有亚洲第一高墩的四川雅泸高速公路腊八斤特大桥为工程背景,研究了钢管混凝土高墩的结构参数对结构动力性能的影响,得出了桥墩高度、桥墩截面形式及面积等结构参数变化对动力特性的影响及规律,研究的结论可为该类桥梁后续进行的抗震分析奠定基础。     

基于实桥试验的钢管混凝土桁梁桥力学性能研究

钢管混凝土桁梁桥由钢管混凝土桁架和钢-混凝土组合桥面板组成,作为一种新型的组合结构桥梁,具有承载能力高、刚度大和抗震性能优异等特点,为研究其力学性能,选择在某30m跨钢管混凝土桁梁桥进行实桥测试,对钢管混凝土构件及桁梁桥的整体力学性能进行了研究。试验研究结果表明:在550kN试验荷载下,各杆件在加载过程中始终处于弹性工作状态,实测值和有限元计算值较为吻合;下缘同时存在轴力和弯矩作用,且主管应力水平较低;支管在两端承受相反的弯矩作用,热点应力和名义应力均处于较低水平;主梁整体刚度大,偏载效应较为明显。     

浙江组合薄壁高墩技术取得3点创新

<正>近日,由浙江省交通设计院承担的"钢构与混凝土组合薄壁高墩关键技术及应用研究"项目通过了课题鉴定,研究成果总体达到国际先进水平。该课题为改善结构受力、施工难度和提高工效,在"3H工法"技术基础上,提出了新颖的角钢格构柱一混凝土组合墩的构造形式;建立了适用新型构造的正截面理论计算公式;针对三种高墩钢构一混凝土的剪力连接件形式,进行有限元的分析;从结构受力、     

采用钢管加劲的混凝土组合结构高桥墩（之五）

由于许多高墩的修建要有效地抵抗高的地震，东名第二高速公路的高墩采用以加颈钢管与混凝土组合的结构，针对此种高墩的施工，结构优点，主要设计规定及设计实例作了一些介绍。     

宜春袁州钢管混凝土拱桥主跨设计及施工工艺

钢管混凝土结构兼有钢结构和混凝土结构的优点，借助内填混凝土可增强钢壁的稳定性，钢管又对核心混凝土产生套箍约束作用，使混凝土处于三向受压状态，大大提高其抗压强度和变形能力。钢管混凝土拱桥造型设计新颖、外形美观，近几年在城市桥梁建设中被广泛采用。     

不同构造下的预制拼装钢管混凝土桥墩抗震性能试验

为探讨预制拼装钢管混凝土桥墩抗震力学性能,充分发挥预制拼装钢管混凝土桥墩的抗震能力,以实际桥墩为参考,考虑不同拼装接缝形式、耗能钢筋配筋率和预应力轴压比等参数,设计和制作了6个摇摆式预制拼装预应力钢管混凝土桥墩和2个对比墩（1个摇摆式预应力钢筋混凝土墩和1个承插式预应力钢管混凝土墩）,共8个缩尺模型。采用拟静力试验方法,结合数值模拟揭示预应力预制拼装钢管混凝土桥墩的延性能力、自复位性能、滞回耗能特性、破坏模式和破坏机理。试验结果表明：对于2种构造下的钢管混凝土桥墩,摇摆式桥墩因其可发生一定范围内摇摆,并设置预应力筋和耗能钢筋,使其延性与耗能能力更加优异;在墩底设置UHPC座垫层,加载过程中其对承台的破坏相对较小,提高了桥墩的损伤容限;在相同的目标位移下,摇摆式试件残余位移小于承插式试件,表明摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩拥有良好的自复位特性;对于摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩,增大耗能钢筋配筋率,使得试件损伤状态出现滞后,耗能能力增强,减轻墩底接缝破坏程度,同时使得残余位移增大;增大预应力轴压比,其约束试件变形的自复位能力进一步增强,使试件残余位移减小,有利于桥墩在震后功能的快速恢复;通过建立各试件的有限元纤维模型,进一步验证了试验结果的准确性。研究成果可为后续预制拼装钢管混凝土桥墩的设计与应用提供试验基础。     

部分充填钢管混凝土桥墩振动台试验

为了完善部分充填圆形钢管混凝土桥墩的抗震设计理论及其工程应用，对2座采用此类桥墩的两跨高架桥缩尺模型（相似比为1：6.7）进行了强地震动输入下的破坏性振动台试验，研究无偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩和有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩的破坏机理和地震响应。研究发现无偏心桥墩在墩底附近产生了均匀的钢管局部屈曲变形和明显的水平裂缝，而有偏心桥墩并没有产生水平裂缝，所以无偏心桥墩的纵桥向墩顶位移远大于有偏心桥墩。同时，受横桥向恒载偏心的影响，有偏心桥墩的墩顶横桥向位移和墩底局部屈曲变形主要集中在靠近中轴线的一侧，塑性发展区域也大于无偏心桥墩，这使得其墩顶横桥向最大位移大于无偏心桥墩。不过，由于有偏心桥墩并未发生开裂，所以其横桥向残余位移与无偏心桥墩相差不大，均在3 cm左右，验证了有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩若经过合理的截面设计，其抗震性能也能满足既定的要求。此外，恒载偏心使得有偏心桥墩在横桥向两侧所耗散的能量不相等，可能会导致其横桥向两侧的累积塑性变形存在差异，不利于其优越的抗震性能和耗能能力的充分发挥。因此在设计有偏心部分充填圆形钢管混凝土桥墩时，需要合理选取混凝土充填高度和径厚比等结构参数，减少恒载偏心对其抗震性能的不利影响。     

核心混凝土性能对钢管混凝土稳定系数的影响研究

通过对钢管普通混凝土长柱和钢管轻集料混凝土中长柱的轴压试验结果的比较,结合对普通混凝土和轻集料混凝土的本构关系曲线的分析,研究了核心混凝土性能对钢管混凝土轴压中长柱稳定系数的影响。研究结果表明,在长细比相同的情况下,钢管混凝土轴压中长柱的稳定系数与核心混凝土的峰值应力无关,而取决于核心混凝土的峰值应变。核心混凝土的峰值应变越大,钢管混凝土中长柱的稳定系数越大。     

钢管混凝土叠合柱式桥墩考虑桩土作用的地震效应分析

为减小桥墩阻水面积,南水北调中线工程跨主干渠大油村北桥中墩墩身采用圆形钢管混凝土叠合柱,以避开阻水超限的普通钢筋混凝土桩柱式结构。探讨考虑桩土相互作用的三种模型并对计算结果进行了对比分析。发现等效三弹簧模型能较好地模拟桩土相互作用下桩基的地震反应,同时说明叠合柱能以较小的直径满足既定承载能力的要求,比普通钢筋混凝土桩柱式结构具有更好的经济性和抗震性能。     

非同时受压矩形钢管混凝土界面传力特性研究

受结构构造、施工方法及制作精度等影响,钢管混凝土桥梁节点区域传力较为复杂,压力荷载传递往往先由钢管或混凝土承担,经过一定长度后再由钢管和混凝土共同承担,钢管和混凝土非同时受压现象较为普遍。界面传力机理决定着非同时受压钢管混凝土构件、节点及界面抗剪连接件的工作特性。基于弹性连续介质层法,利用变形协调条件,建立了非同时受压矩形钢管混凝土界面传力理论分析模型,推导出剪力传递长度及界面纵向剪力的解析表达式。经有限元验证理论分析模型,进行了矩形钢管混凝土界面传力特性的敏感性参数分析,给出了矩形钢管混凝土剪力传递长度和界面纵向剪力的变化规律。结果表明：给出的界面相对滑移、界面纵向剪力、剪力传递长度等解析公式计算精度较高,可为钢管混凝土构件、节点及界面抗剪连接件的设计计算提供理论依据;剪力传递长度是反映钢管混凝土界面传力特征的关键指标,决定着钢管与混凝土协同作用范围及强弱;弹性工作阶段混凝土先受压和钢管先受压时界面剪力传递长度相等,与轴力无关,受界面剪切刚度影响规律相同;界面纵向剪力与轴力成正比;剪力传递长度随界面剪切刚度的增大而减小,与之呈负指数函数关系,随钢管、混凝土的轴压刚度增大而增大,与之呈...     

脱空钢管混凝土偏心受压有限元分析

介绍了脱空钢管混凝土偏心受压有限元建模方法,提出了偏心受压脱空钢管混凝土考虑脱空率影响的核心混凝土应力-应变关系,并利用ANSYS程序对不同脱空率和偏心率的脱空钢管混凝土短柱进行非线性有限元计算。计算结果表明,脱空率和偏心率的增大明显地削弱了钢管对核心混凝土的套箍作用。最后,将计算结果与现有试验研究成果进行对比分析,两...     

轴心受压钢骨-钢管混凝土组合短柱力学性能研究

为适应建筑结构高耸、大跨的发展,提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨—钢管混凝土组合柱,该组合柱是在钢管混凝土内埋设钢骨。通过12根组合短柱的轴心受压试验,研究了钢骨—钢管混凝土组合短柱的力学性能,讨论了影响这种新型钢—混凝土组合柱性能的主要因素,包括混凝土强度、套箍指标和配骨指标等,给出了该种组合柱的承载力计算公式。研究结果表明:由于钢管、钢骨和混凝土的协同工作,该种组合柱不但具有很高的承载力,而且具有很好的延性,可大大提高建筑物的防倒塌能力;由所给组合柱承载力计算公式计算的结果与实测值吻合良好。     

钢筋混凝土桥墩立柱非均匀锈蚀结构破坏形式及可靠性分析

由钢筋锈蚀造成的桥梁结构损伤是一种常见的病害形式。不均匀锈蚀通常会造成结构不均匀损伤,这种损伤通常会改变结构的受力形式而使结构处于更加不利状态。本文以桥梁墩柱结构中比较常用的轴压构件和大偏压构件为例对钢筋非均匀锈蚀以后结构的破坏形式和可靠性进行了分析,期望为旧有桥梁结构的可靠性鉴定提供新的分析思路。     

钢管混凝土节点承载力计算方法

钢管混凝土桁式结构广泛应用于桥梁工程中。为探明钢管混凝土节点的破坏机理,得到其承载力计算方法,系统汇总了国内外报道的圆形和矩形钢管混凝土节点试验数据,并根据节点形状和支管受力形式,分为139个受压节点、16个受拉节点和38个K型节点,分析主管内填混凝土对节点构造、破坏模式和承载力的改善,提出钢管混凝土节点设计流程和承载力计算方法。研究结果表明:在满足节点构造和焊接要求前提下,主管表面钢板层状撕裂破坏、焊缝破坏和受拉支管背面主管顶板局部屈曲破坏可以有效避免。对于受压节点,空钢管节点可能发生主管侧壁屈曲或表面屈服线破坏,而主管内填混凝土后,其破坏模式变为横向局部承压破坏,承载力平均提高8.3倍,不需要进行受压节点验算;对于受拉节点,管内混凝土能提高节点受拉刚度,破坏模式趋于主管表面冲剪破坏;对于K型节点,承载力以受拉支管控制,主要发生主管表面冲剪破坏,其强度与支管有效宽度破坏相当,即实现节点和钢管杆件等强设计,此外,考虑主管混凝土抗剪贡献后,主管抗剪承载力提高1.1~1.3倍;提出了钢管混凝土节点设计流程,并给出其节点承载力计算方法,圆形和矩形钢管混凝土节点均以受拉支管控制,需进行主管表面冲剪破坏和支管有效宽度破坏验算,同时,矩形钢管混凝土节点还需进行主管间隙处剪切破坏验算。     

基于模糊神经网络的大跨度钢管混凝土拱桥安全性评价方法研究

在深入研究现有桥梁安全性评价方法的基础上,把模糊理论与人工神经网络技术结合起来应用于大跨度钢管混凝土拱桥的安全性评价,建立了一种基于三层神经元的多用途量化模糊神经网络评价模型,通过样本学习训练,获取评价专家的经验知识和直觉思维。工程应用结果表明:该方法降低了评价过程中的人为因素影响,保证了评价结果的客观性。