波形钢腹板混凝土组合梁中波形钢板的设计方法

波形钢板的设计对波形钢腹板混凝土组合梁的抗剪设计具有重要意义.在总结了波形钢板剪切屈曲强度计算方法的基础上,给出了剪切荷载作用下波形钢板的设计原则和验算方法;导出了波形钢板剪切屈曲设计中板厚与板高的临界关系,并针对波形钢腹板混凝土组合梁设计中普遍应用的1600型波形钢板,提出了波形钢板抗剪设计的方法;结合南京长江第四大桥北接线滁河大桥中波形钢腹板的设计实例,对该设计方法进行了验证.结果表明该方法可以为1600型波形钢腹板几何控制参数的设计提供参考.提出的设计方法可以推广应用于其他型号波形钢板的设计.     

装配式波形钢腹板组合梁的概念设计

基于装配式波形钢腹板梁的截面参数,采用解析法开展概念设计,通过参数分析获取了装配式波形钢腹板梁的预应力钢束布置、合理梁高、开闭口形式、预制梁宽4项关键指标的选择区间,并通过实桥设计对概念设计成果进行了验证。结果表明：砼底板预应力不会对波形钢腹板梁的顶板产生应力,预应力设计时可采用底板长束、底板短束和顶板负弯矩束3种全直线钢束布置形式;合理梁高宜在跨径小于50 m时按常规高跨比取值,跨径大于50 m时依据底板厚度线性变化方法取值;采用闭口型截面可避免开口型截面抗扭性能差的问题;单片梁合理桥宽随跨径呈拟线性增长,一般在4～7 m之间,是常规装配式混凝土梁桥的2～3倍;依据概念设计成果进行了50 m跨装配式波形钢腹板梁实桥设计,结果表明概念设计可指导实桥快速完成设计。     

东宝河波形钢腹板组合梁特大桥连接键设计

钢一混凝土组合梁中连接键的主要作用是抵抗钢和混凝土之间的滑移和分离。圆柱头焊钉连接键因其性能不具有方向性,施工简便,质量容易保证,是组合结构中最常用的连接键形式;开孔钢板连接键具有很大的抗剪刚度、强度和抗疲劳性能,更适合应用到荷载相对较大、对抗疲劳要求较高的桥梁结构中。以东宝河波形刚腹板组合梁特大桥为例,通过使用日本规范和国内规范分别对连接键进行计算,并作对比分析,为以后同类桥梁的设计提供参考。     

大跨度波形钢腹板组合梁桥横隔板优化分析

近年来,大跨度波纹钢腹板组合梁桥在高等级公路建设中应用得越来越多,但对其结构的研究还处于起步阶段,结构分析不够细致。以甘肃某高速公路波形钢腹板刚构-连续大桥设计为背景,利用桥梁空间计算软件Midas/Civil进行数值模拟,分析波形钢腹板箱梁横隔板的不同设置方式对结构力学性能的影响,通过优化横隔板布设来改善结构受力,为将来该类桥梁的设计提供借鉴和参考。     

波形钢腹板组合梁桥的特性及应用

波形钢腹板组合梁桥是一种采用波形钢腹板代替传统的混凝土腹板,与混凝土顶、底板连接形成的组合结构形式桥梁。其混凝土顶、底板几乎承受了组合截面的全部弯矩,而波形钢腹板承受了组合截面剪力的主要部分,充分发挥预应力混凝土和钢材这两种材料的性能。主要介绍该形式桥梁在结构设计、预应力效率、截面抗剪性能以及结构抗震性能等方面的特点;介绍该桥型的应用现状,分析比较其适用范围;探讨该桥型的施工特点,根据桥梁实例分析比较悬臂施工、少支架施工、预制装配施工等多种施工方法;并测算对比了波形钢腹板-PC组合梁桥在经济性上的优势。通过论证表明,波形钢腹板-PC组合梁桥较传统混凝土桥及钢结构桥在诸多方面具有优势,在我国工程界具有较好的应用前景。     

大跨径波形钢腹板梁桥试设计及探索

波形钢腹板组合箱梁从根本上回避了一般预应力混凝土箱梁桥腹板开裂病害问题,合理地将钢、混凝土两种材料结合,改善结构力学性能并减轻结构自重,理论上波形钢腹板梁桥可以超过混凝土腹板梁桥达到更大的跨度。由于梁桥中墩墩顶处负弯矩承载力有限,通过负弯矩对比的方式,试设计主跨360 m的波形钢腹板组合梁桥,并建立有限元模型,对结构抗弯、抗剪承载力,以及连接件等进行计算,结果表明试设计方案是成立的。钢腹板整体屈曲稳定性是制约波形钢腹板梁桥跨径增大的主要因素之一。为解决现有的波形钢腹板型号应用在大跨度梁桥中整体屈曲强度折减较严重的问题,研究设置纵向横隔和采用大尺寸波形钢腹板型号的应对措施,从而为波形钢腹板梁桥向更大跨度发展做出积极探索。     

160 m跨径波形钢腹板混凝土拱桥试设计

波形钢腹板混凝土拱桥是混凝土拱圈用波形钢板代替混凝土腹板的一种新桥型。它与混凝土拱桥相比,可减轻拱圈自重,方便施工,并为拱桥向更大跨度发展提供可能。该文以在建的福建宁德岭兜大桥(净跨160 m)为原型,进行了波形钢腹板混凝土拱桥的试设计分析。初步分析结果表明,与原设计相比,试设计拱桥的拱圈自重可减轻30%,拱圈轴力可降低15%~17%,在施工性能上也具有较大的优势。     

波形钢腹板组合梁桥转向块空间应力仿真分析

转向块是波形钢腹板组合梁桥最重要的传力构件之一,其受力复杂,易成为结构设计的薄弱点。采用空间有限元实体模拟的方法,对转向块在实际工作中的应力分布特点和规律进行研究。结果表明,竖向拉应力由底板连接处向中部逐渐减小,是设计的控制因素;当预应力管道距离底板较近时,管道下缘的应力不能充分扩散,会产生明显的应力集中,对设计很不利;转向块与顶底板连接处的倒角对应力扩散效果显著;主拉应力具有使转向块从梁体内脱离的倾向,两者之间应加强钢筋连接;转向块可采用上薄下厚、半高度等构造形式及钢结构材料等方式来实现轻型化设计。     

波形钢腹板预弯组合梁承载性能影响因素分析

通过缩尺模型试验,研究对称荷载作用下预弯组合梁的承载性能与破坏模式;采用有限元软件ABAQUS建立弹塑性有限元模型,分析预弯钢梁高度、翼缘板宽度、腹板厚度、腹板波高等波形腹板钢梁主要构造参数对预弯组合梁结构承载性能的影响。结果表明,弹塑性损伤模型可较好地模拟波形钢腹板预弯组合梁的结构响应与极限承载力;预弯组合梁极限承载能力基本随预弯钢梁高度和翼缘板宽度的增加而线性增加,但受腹板厚度与波高影响较小;预压阶段钢梁稳定性受钢梁翼缘板宽度影响显著,且失稳荷载随翼缘板宽度增加而显著线性增加。     

双箱单室波形钢腹板预应力组合梁桥偏载效应分析

该文通过有限元分析及试验,对广西壮族自治区隆林至百色高速公路上一座40m跨径的双箱单室波形钢腹板预应力组合梁桥的偏载效应进行研究,得出如下结论:双箱单室波形钢腹板组合梁桥在偏心荷载作用下所产生的扭转及翘曲、畸变效应较为明显;剪应力放大系数对偏心荷载较为敏感,在设计中必须考虑荷载偏心所产生的附加剪应力;对于双箱单室波形钢腹板这种对剪力较为敏感的截面类型而言,现行的放大系数计算方法安全储备不高。     

波形钢腹板组合梁施工期开裂风险分析及工程对策

波形钢腹板箱梁由于腹板的皱褶效应,顶、底板与腹板不服从平截面假定。为此,顶板、底板采用空间体单元,腹板采用空间壳单元模拟,精确模拟腹板与顶板、底板的连接。考虑施工过程定义,考虑横向预应力和纵向预应力的影响,考虑施工期挂篮对波形钢腹板箱梁底板的作用,开展了从零号块至最大悬臂状态的波形钢腹板施工过程分析。分析结果显示,空间精细化模型的位移计算结果与一般梁单元采用增量有限元算法得到的规律类似。原始挂篮底模后吊点处会出现应力集中现象。通过改变挂篮后吊点施工方案,可降低应力集中导致的混凝土开裂风险。同时提出了在箱梁纵向一些底板开裂风险较大部位增设防裂网片,抑制施工期波形钢腹板底板裂缝扩展。     

波形钢腹板箱梁设计与计算分析

卫河特大桥是国内首座将波形钢腹板组合箱梁应用于高速公路的连续梁桥。该文主要介绍卫河特大桥的设计计算,包括主梁的构造设计、波形钢腹板的尺寸设计、连接件的设计及结构计算结果与分析等。     

大堰河桥波形钢腹板箱梁设计分析

大堰河桥是一座25m的简支梁桥,是国内首座波形钢腹板箱梁公路桥。文章主要介绍了大堰河桥上部结构的设计计算,其中包括梁体的结构设计、波形钢腹板设计、剪力连接键的设计及主梁变形计算等。     

顶推施工中波形钢腹板PC组合梁预应力效应分析

施加了预应力的波形钢腹板PC组合梁在桥梁顶推施工过程中,预应力钢束的实际应力在不断发生变化,为了详细了解预应力在箱梁顶推过程中的变化情况,以国内第一座采用整体式顶推施工的大跨度波形钢腹板PC组合梁为例,采用板壳实体模型详细模拟了波形腹板组合箱梁的结构和具体的体内、体外预应力,计算了顶推施工过程中每根预应力钢束的具体应力变化情况及对混凝土顶底板应力变化情况。     

波形钢腹板曲线箱梁腹板剪应力分析

波形钢腹板曲线箱梁由于存在曲率半径,在荷载作用下内外侧腹板通常承担不相等的剪力。为研究波形钢腹板曲线箱梁在不同荷载作用、不同曲率半径内外侧腹板受力特性,设计了两片不同腹板厚度、不同中横隔板个数波形钢腹板曲线箱梁,并建立相应有限元模型,与试验结果进行对比验证。用不均匀系数U_τ表示内外侧腹板承担剪力不均匀情况,使用有限元对内外侧腹板承担的剪力不均匀现象进行分析。结果表明,曲线梁在集中荷载作用下,U_τ最大为1.78;在均布线载作用下,U_τ最大为1.75;相同荷载作用下,曲线梁圆心角越大,U_τ越大,当圆心角小于9.45°时,可以不考虑附加曲率效应,按直梁分析。     

波形钢腹板组合梁与钢桁腹组合梁的安全性能和使用性能研究

为研究不同钢腹板类型与不同连接件的组合梁力学性能,设计制作了2片波形钢腹板组合梁试件、3片钢桁腹组合梁试件,对试件进行3点弯曲静载试验,并结合有限元模型计算结果进行分析。结果表明,2种类型组合梁的抗剪承载力安全度均满足要求。组合梁抗弯承载力安全度取决于连接件形式及腹板结构:波形钢腹板组合梁中剪力键的数量和排布对组合梁抗弯能力影响较大;钢桁腹组合梁中的翼缘板或铰接连接可使结构有足够的抗弯承载力与结构安全度。波形钢腹板组合梁的刚度、抗剪性能高于钢桁腹组合梁。钢桁腹组合梁的纵向翼缘板可提高抗弯承载力,但会降低底板的开裂荷载。     

内衬混凝土对波形钢腹板组合梁桥力学性能的影响

为了解设置内衬混凝土波形钢腹板组合梁桥的剪切性能、轴向性能、弯曲性能和稳定性能及内衬混凝土参数对其力学性能的影响,以某三跨波形钢腹板组合连续箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立空间有限元模型,分析设置内衬混凝土后波形钢腹板组合梁桥的结构挠度、轴向应力、剪切应力、弯曲性能和稳定性,研究内衬混凝土的长度、厚度变化对结构稳定性、轴向性能及弯曲性能的影响,并给出内衬混凝土的合理长度与厚度建议。结果表明:内衬混凝土能显著降低支点区域波形钢腹板的剪应力和预应力施加效率,提高结构稳定性能;混凝土桥面板压应力随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;实桥设计时,建议内衬混凝土长度不小于中支点梁高,厚度最大不小于0.07倍中支点梁高,最小满足混凝土浇筑及构造要求。     

波形钢腹板PC刚构桥的设计

波形钢腹板桥是近年来兴起的一种新型桥,具有自重较轻,造价低,克服传统混凝土刚构固有缺陷的特点。本文以这种新型结构桥梁花天河大桥为背景,对其主梁、波形钢腹板、连接件、预应力体系施工等方面设计进行了介绍。     

波形钢腹板剪切屈曲分析

波形钢腹板组合箱梁最显著的受力特点是:混凝土顶底板抗弯,波形钢腹板抗剪。该文介绍了美国Hamilton教授的剪切屈曲试验情况,并对试验梁进行了弹塑性局部屈曲和整体屈曲有限元分析;采用小挠度线性理论,将局部屈曲和整体屈曲板件分别比拟成四边受剪的矩形板和正交异性板,推导了各自的临界剪应力计算公式。理论分析值与试验结果、空间有限元计算值吻合较好,说明该文的理论公式可以在设计中应用。     

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。