钢-混组合梁桥力学性能分析

为优化钢-混组合梁剪力键设计,依托某钢-混组合梁桥,使用midas有限元设计软件分析了组合梁桥运营阶段结构变形、抗剪强度、钢梁和混凝土板应力、剪力键应力幅、支座反力等力学性能,结果满足规范要求,在此基础上对剪力键类型和设置间距开展研究,研究表明：剪力键类型和设置间距对组合梁界面滑移影响较大,设置柔性剪力键的方案,结构滑移量较大,剪力键类型和设置间距对挠度有一定影响,但对钢-混组合梁结构应力影响不明显。剪力键刚度越小,设置间距越大,钢-混组合梁成桥变形越大。研究结果可供类似工程设计参考。     

南京长江第四大桥预制节段拼装箱梁的技术特色

南京长江第四大桥的引桥主要为预制节段拼装箱梁桥,该文介绍了其中的技术特色,包括标准化的制梁、运梁和架梁工艺,注重耐久性的结构体系与设计施工措施,运用拉压杆模型方法进行锚固区细部构造设计,采用特制的专用架桥机满足多种架梁作业需求。此外,还通过足尺模型试验和键齿剪力键试验,检验了节段预制、拼装质量,研究了桥梁的结构行为。     

钢混凝土组合梁桥面铺装现浇层力学性能分析

钢-混凝土组合梁桥预制桥道板与桥面铺装现浇层存在龄期差异,针对这种差异引起的收缩徐变的不同,用错位法对现浇层的应力状态及层间剪力进行了分析,得出了桥面铺装现浇层应力及其层间剪力的计算公式。最后通过实例计算,得到了铜-混凝土组合梁桥面铺装现浇层收缩徐变所产生的应力。计算结果表明,随着现浇铺装层龄期的增加,铺装层的拉应力逐渐增大,可致混凝土开裂,因此应采取适当的防裂措施。     

变宽钢-混凝土组合梁桥设计与施工

综合考虑防撞、景观、跨堤坝及桥梁位于枢纽变宽区等因素,七都大桥北汊桥永嘉侧引桥采用（4×56.25+60）m变宽钢-混凝土组合梁桥形式。组合梁由下层钢槽梁和上层预制混凝土桥面板通过剪力钉连接而成,通过支点顶升和合理的桥面板与钢槽梁叠合次序达到给负弯矩区桥面板施加预压力的目的。钢槽梁水中段采用平潮位浮吊整体吊装;跨堤变宽段分两个大节段,近江段采用浮吊整体吊装,远江段在高潮位整体吊装,再通过特设滑移轨道滑移至设计位置的方式。预制桥面板采用运梁车和特设架板机施工。     

大跨钢-混凝土结合梁斜拉桥传力机理

为探讨大跨结合梁斜拉桥中钢主梁与混凝土板的传力机理,采用梁段模型试验与有限元数值分析相结合的方法,对观音岩长江大桥主梁的受力性能进行了研究.用有限元软件ANSYS建立标准梁段的空间有限元模型,对不同组合荷载作用下结合梁的应力分布进行了弹性分析;考虑材料的非线性特性和剪力钉荷载-滑移的非线性关系,对设计荷载组合下结合梁的力学行为进行了弹塑性分析.在此基础上,采用1:2的缩尺比例进行模型试验研究,测试了不同荷载组合下结合梁截面的应力.研究结果表明:在设计荷载组合作用下,混凝土板与钢主梁间的相对滑移较小,剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;结合梁截面应力基本满足平截面假定,钢主梁以抗弯为主,混凝土板承担较大截面压力.      

纵形轨枕施工难点及改进措施

北京地铁6号线采用纵形轨枕,对套管预埋位置精度要求高。传统的套管固定采用螺杆或铆钉固定方式,工作量大且精度无法保证,为此采用定位销固定。定位销下端为螺杆、上部是伸缩性好的橡胶,既保证连接刚度、又使操作简单易行。同时对预制模型由固定方式改为滑动,改进了振捣技术,整体对施工工艺进行了优化。这些改进措施既保证了纵形轨枕产品质量要求,又满足了生产周期及工期要求,为该工艺推广使用提供借鉴。     

新型小箱梁铰缝损伤前后荷载横向分布规律研究

对现有预制装配式小箱梁桥横向整体受力问题,提出了一种新型的横隔板构造形式,采用大比例模型试验的方法对比研究了新型横隔板构造和传统横隔板构造对小箱梁桥传力和荷载分配方式的影响,然后采用三维实体有限元数值仿真技术全面探讨了小箱梁的受力性能与传力方式,并与试验结果进行了比对验证。结果表明:铰缝损伤对小箱梁桥的荷载横向分布有较大的影响;新型横隔板构造在3条铰缝均出现损伤后,仍然保持着和传统横隔板构造比较接近的应力分布;新型横隔板构造不仅可以提供更高的横向刚度,而且比传统横隔板构造对铰缝病害后果具有更强的抵抗性。     

轻型组合桥面板受力性能影响因素分析

采用UHPC作为铺装层是解决正交异性钢桥面疲劳开裂的一种有效措施,可缓解铺装层病害的产生,在增强结构受力性能的同时延长了服役时间。以某采用UHPC铺装层的轻型组合桥面板为研究对象,采用数值仿真分析了三种设计因素对桥面结构受力的影响,包括栓钉间距、UHPC厚度和钢筋网间距。研究结果表明：UHPC厚度的差异导致栓钉间距对UHPC上表面拉应力极值的影响不同;UHPC厚度确定后,弧形缺口主应力与剪力钉间距之间、UHPC上表面拉应力与钢筋网间距之间均表现为正相关变化关系;当栓钉间距确定后,UHPC上表面拉应力与自身厚度间表现为正相关变化关系。     

组合梁桥剪力连接件浅析

剪力连接件是保证钢梁与混凝土翼缘板共同工作的关键元件,合理安全地确定其抗剪承载力对组合梁的设计和保证其整体工作性能至关重要。重点介绍了组合梁桥连接件中的栓钉和开孔钢板连接件的性能、应用情况与抗剪能力的计算。     

全装配式钢-混凝土组合构件抗剪性能试验研究

为探索全装配式剪力钉(PCSS)的力学性能,设计了大比例PCSS剪力连接构件并进行推出试验。试验结果表明:大比例PCSS剪力连接件分3阶段受力,①弹性阶段:当0P≤0.5Pu时,PCSS剪力钉荷载-滑移曲线斜率保持不变,滑移按直线变化,表明构件处于弹性阶段受力,抗剪刚度保持不变;②弹塑性阶段:当0.5PuP≤0.8Pu时,PCSS剪力钉荷载-滑移曲线斜率不断减小,表明构件处于弹塑性阶段受力,抗剪刚度减小;③破坏阶段:当P0.8Pu时,曲线变化平缓,构件在荷载作用下界面上产生了较大的滑移,加速构件破坏,直到栓钉剪断,试验停止。当大、小构件进行力学性能比较时,小构件的受力性能较大构件好,但是实际情况中PCSS剪力连接件多表现为大比例构件形式,大构件考虑尺寸效应和群钉效应影响因素更能模拟出栓钉的实际受力状态。并依据现有剪力钉计算方法,推荐了PCSS剪力钉的适用极限承载力计算公式。     

新型无格室钢-UHPC结合段受力性能及参数分析

为研究新型无格室钢-UHPC结合段的受力性能和传力机理,以主跨240 m的沅水特大桥主桥为研究背景,采用有限元分析方法建立了钢-UHPC结合段局部模型,分析了结构受力以及影响结构传力的构造参数。结果表明：在最不利正弯矩工况下,结构传力平顺,各部分应力基本满足要求;栓钉连接件剪力大小基本呈马鞍状分布,综合剪力最大达29.7 kN,具有一定的安全储备;承压板承担轴向荷载比例为82.34%,承担比例随着承压板厚度的增大有所提高;混凝土强度增大和UHPC顶/底板厚度增大均可减小栓钉连接件剪力;UHPC结合段能有效减小栓钉连接件滑移;结合段长度增大的同时不能有效发挥中间栓钉连接件抗剪作用。     

曲线钢混凝土组合梁桥剪力滞效应影响参数研究

为研究曲线钢混凝土组合梁桥各种设计参数对于其剪力滞效应的影响,通过有限元软件Midas FEA建立不同参数情况下的曲线钢混凝土组合梁桥模型,并进行非线性分析,得到其横桥向的剪力滞曲线,结果表明:曲率半径越大,剪力滞系数越小;混凝土板厚度越大,剪力滞系数越小;钢梁高度越高,剪力滞系数越小。研究结论:曲率半径对全桥整体的剪力滞效应影响较大,而混凝土板厚度与钢梁高度对应于混凝土板与钢梁底板剪力滞效应有所影响。     

预应力PBL剪力键的承载能力试验研究

大跨度波形钢腹板箱梁桥中波形钢腹板与顶板混凝土之间PBL剪力键有其独有的构造、受力及应力环境特点,为了研究这类剪力键的荷载-滑移曲线特征和承载能力,对13组三孔模型共33个试件进行了静载破坏试验,分别通过千斤顶和精扎螺纹钢筋对试件施加横向预拉和压应力,提出了设计承载能力的概念、取值方法、设计承载能力和极限承载能力的拟合计算公式.研究结果表明:当荷载小于设计承载能力时,剪力键处于弹性工作阶段,且滑移量不超过规定的限值;荷载-滑移曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和屈服阶段,部分存在强化阶段;以集中荷载方式加载时,按3个孔所承担荷载平均值得出的承载能力明显偏小;横向预拉应力对设计承载能力和极限承载能力的降低值分别为0.020、0.043 k N,横向预压应力使剪力键的承载能力提高并起有利作用,预应力对承载能力的影响可单独考虑.     

桥梁装配式技术发展与工业化制造探讨

针对量大面广的标准跨径桥梁建设,简要介绍了常用混凝土桥梁建造技术的发展;基于数十年桥梁结构理论和应用研究的认知,讨论了沿用数十年的预制梁装配式建造和正处于发展期的短线法装配式混凝土桥梁建造技术的优势和问题,探讨了兼具综合优势的装配式桥梁发展趋势;并简要介绍了标准跨径钢混组合桥梁的常用结构体系和装配式建造技术的发展,探索了无需现浇桥道板接缝混凝土的钢混组合梁桥的装配式构造与施工技术;针对海南省特殊的地理条件和战略定位,提出NHNR剪力连接的全装配式钢混组合梁桥构想,探讨了工厂制造桥梁构件-常规运输至桥位现场-机械化装配形成钢混组合梁桥的工业化制造方案.     

钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析

采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程; 参考Eurocode 4中推出试验标准试件, 设计了2组试件用于长期推出试验; 分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件, 采用螺杆施加长期荷载, 测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变; 同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形, 并以此变形计算混凝土徐变系数; 对比了徐变模型对计算结果的影响, 并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明: 界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快, 加载120 d后达到稳定状态; 栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm, 最大值均位于界面底部; 栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4, 最大值均位于混凝土板底部; 钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定, 未出现明显的应力重分布, 栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5, 最大值均位于钢梁顶部; 混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素, 不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%, 说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著; 采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%, CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%, 建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。      

桥梁装配式技术发展与工业化制造探讨

针对量大面广的标准跨径桥梁建设,简要介绍了常用混凝土桥梁建造技术的发展;基于数十年桥梁结构理论和应用研究的认知,讨论了沿用数十年的预制梁装配式建造和正处于发展期的短线法装配式混凝土桥梁建造技术的优势和问题,探讨了兼具综合优势的装配式桥梁发展趋势;并简要介绍了标准跨径钢混组合桥梁的常用结构体系和装配式建造技术的发展,探索了无需现浇桥道板接缝混凝土的钢混组合梁桥的装配式构造与施工技术;针对海南省特殊的地理条件和战略定位,提出NHNR剪力连接的全装配式钢混组合梁桥构想,探讨了工厂制造桥梁构件-常规运输至桥位现场-机械化装配形成钢混组合梁桥的工业化制造方案.     

空心板桥梁预应力加固方法

空心板铰缝病害是高速公路运营中的常见问题.设计了一种对空心板加载体外横向预应力的方法,较常规方法能延长养护周期,从根本上改善预制拼装梁的桥横向联系状况,通过计算,得出了各跨径空心板的预应力加载值;通过试验验证,本方法对改善单板受力状 况具有明显的效果.     

考虑横向预应力效应的钢-混组合梁桥PBL剪力键试验研究

为研究钢-混组合梁桥PBL剪力键的抗剪承载能力及其影响因素,以兰州小砂沟大桥为工程背景,设计3类13组共33个试件,采用推出试验的方法进行试验研究,对比分析了PBL剪力键的破坏形态、破坏机理以及抗剪承载能力的影响因素,提出了考虑横向预应力效应的PBL剪力键抗剪承载能力的计算公式.研究结果表明:贯穿钢筋直径、钢板开孔孔径以及钢板厚度的增加均能有效提高PBL剪力键的抗剪承载能力;横向预拉应力的存在促进了混凝土的开裂,使得混凝土、钢板及贯穿钢筋的强度和刚度无法得到充分发挥,从而降低了PBL剪力键的承载能力,对单孔抗剪承载能力降低可达10%;横向预压应力的约束作用延缓了混凝土的开裂,使得混凝土、钢板及贯穿钢筋的强度和刚度得到充分发挥,提高了PBL剪力键的承载能力,对单孔抗剪承载能力提高可达20%;考虑横向预应力效应的公式计算结果与试验结果吻合较好.      

有机聚合物剪力键的破坏机理及承载能力研究

为了解决金属剪力键存在初始裂缝、焊接残余应力、剪应力传递不均匀等缺陷,进行了有机聚合物非金属剪力键代替传统金属剪力键的研究.采用推出试验方法,设计、制作并测试了8组试件(共24个试件),在考虑有机聚合物剪力键的粘结厚度、弹性模量及界面处理工艺等影响参数的基础上,研究了这类剪力键的破坏机理和极限承载能力,同时,提出了预测界面极限抗剪承载能力的计算公式.研究结果表明:有机聚合物与混凝土共同被剪坏是主要的破坏形式;非金属剪力键界面极限剪应力分布在1.10~2.47 MPa之间,非金属剪力键与金属剪力键具有同等能力的界面抗剪水平.     

广州市轨道交通四号线预制节段拼装梁设计

由于目前国内对预制节段拼装梁的设计、施工缺乏经验,介绍了广州市轨道交通四号线节段拼装梁的设计方法,包括结构设计、接缝处理、剪力键设置、安全系数选取和预应力施加等问题,对今后同类轨道梁的设计、施工及质量控制具有较强的参考价值.