后安装剪力键加固桥梁主梁的试验研究

早期修建的一些桥梁采用非结合混凝土板安装于钢梁上形成桥面系统,加固这种桥面系统的一种可行、经济的方法是后安装剪力键连接既有混凝土板与钢梁.为验证采用后安装剪力键加固方法的可行性,制作5片大尺寸非结合梁模型,其中4片采用后安装剪力键(30％剪切连接比例)的方法进行加固,1片作为标准试件进行对比,在静载情况下对5片梁进行试验及有限元分析.结果表明:加固后桥梁梁体的强度和刚度可以得到显著提高；在零弯矩区域内布置后安装剪力键可减小钢-混界面滑移,极大增强部分结合梁的延展性.     

曲线连续结合梁桥的剪力键受力分析

该文针对大跨曲线结合梁弯扭耦合现象,首先建立全板壳单元模型,考虑混凝土板与钢梁之间水平滑移效应。然后分析和研究剪力连接件在各种荷载作用下剪力的分布规律,明确其受力特点。计算表明,对于单箱双室的主梁结构,中腹板剪力键承受的纵向水平力稍大于边腹板,横向水平力则主要由边腹板剪力键承担。最后分析了剪力键不同连接刚度对结构的影响。结果表明,连接刚度的改变,钢梁上翼缘的应力变化最大,其次是混凝土板应力,钢梁下翼缘的应力基本无影响。     

大宁河特大桥钢-混组合连续梁负弯矩区受力特性模型试验研究

大宁河特大桥桥面系采用16×27m钢-混组合连续梁,由工字钢梁、预制混凝土板、现浇剪力连接键湿接缝和现浇整体化层组成。为研究钢-混组合连续梁负弯矩区的受力特性,进行焊钉和开孔板2种剪力键类型的1∶2大比例模型试验研究。试验结果表明,开孔板连接件能参与结构受力因而具有较高的整体刚度、较大的初裂荷载;焊钉连接件延性较好;2种连接件均有效且试验梁具有相近的极限荷载。综合比选,该桥桥面系采用焊钉连接件方案。     

钢-混凝土组合结构非线性有限元分析

提出了一种适用于钢和钢箱混凝土组合结构分析的高级非线性有限元分析程序.描述了用于模拟混凝土板与钢梁相互作用的单元,特别展示了对钢波纹板与混凝土板形成的组合肋形板的模拟效果.另外还着重关注了用于确定板与钢梁单元的进展贯穿裂纹和屈服相关的应力重分布的分层技术的作用.开裂前混凝土被看作各向同性非线性弹性材料,开裂后则被看作非线弹性性正交异性材料;钢在屈服前被看作理想的弹性材料,而在屈服后则认为因应变硬化进入塑性平台,所有的材料模型都是经验性的.在混凝土板和钢梁结合面上同一种特殊的短柱单元来全部或部分地模拟剪力连接键的作用,这种短柱单元能够反映由实验确定的非线性剪力-滑移关系.本程序的计算结果,包括对裂纹形式的预测,与钢筋混凝土板和钢-混凝土组合结构的试验结果具有很好的可比性.     

钢箱叠合梁支架法安装整体落架施工技术

曹妃甸1号桥的主桥为独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥,主桥跨径为138m+138m.介绍了该斜拉桥钢梁的现场施工特点,制作、安装以及所采用的整体落架施工技术和工艺.叠合梁拼装支架在276m主跨范围内全跨布置,就位的成品钢梁环焊连接,现场浇筑桥面板达到强度后,二次张拉对应斜拉索,待施工支架拆除后形成成桥线形.     

装配式钢桁-混凝土组合梁抗裂性能研究

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁剪力键预留孔和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带预埋抗剪栓钉(PCSS)剪力键的装配式钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-concrete Composite Beam,PSTC),为考察其抗裂性能,在介绍基本概念的基础上,阐述了PSTC组合梁的制作方法,进行了1组3个带预应力的PSTC组合梁负弯矩区段加载试验,并分析了在负弯矩作用的开裂极限状态下PSTC组合梁截面应变的构成特征;依据考虑滑移影响后的截面应变协调条件和PCSS联结构造的剪力-滑移本构关系,分别建立了PSTC组合梁微段内混凝土板和钢梁的静力平衡方程,推导得到了考虑滑移后PSTC组合梁的开裂弯矩计算公式。研究结果表明:PSTC组合梁首先需要在预制混凝土板内预埋带栓钉的剪力传递钢板,然后在钢桁梁上安装预制混凝土板并施加纵向预应力,最后对剪力传递钢板与钢桁梁顶面的纵缝施焊联结形成组合梁;PSTC试验梁初始裂缝出现在加载点附近的混凝土板边,开裂荷载随混凝土板预应力的增大而增大,相邻预制板间接缝的初始裂缝均略晚于板内首条裂缝出现,PSTC组合梁无明显的抗裂薄弱部位;得到的计算公式计算结果与试验数据吻合良好,可为同类桥梁提供参考。     

钢-混凝土叠合板组合梁桥收缩徐变效应分析

钢-混凝土叠合板组合梁桥的桥面板由预制板和现浇板叠合而成，预制板可以为现浇板提供浇筑模板，节省立模工序，加快施工进度。由于预制板和现浇板加载龄期存在差异，混凝土收缩徐变会引起现浇板、预制板和钢梁之间的应力重分布。本文以某市高架快速路（40+55+40m）钢-混凝土叠合板组合梁桥为工程背景，有限元分析结果表明，叠合板组合梁的桥面板收缩徐变应力约是现浇板组合梁的0.82~0.97倍，成桥后钢梁应力前者约是后者的0.80~0.94倍，叠合板对混凝土收缩徐变的“抑制”作用明显。     

组合梁上层混凝土板弹塑性与剪力度关系分析

为了探讨双层组合连续梁的工程力学特性,分析双层组合梁连接剪力度对上层混凝土板弹塑性行为的影响,通过有限元软件Ansys10.0建立了三维空间模型,考虑了混凝土、剪力连接件、钢梁等材料的非线性,采用非线性弹簧单元combine39模拟剪力连接件,对双层组合梁的上层混凝土板弹塑性行为和剪力度关系进行了分析。结果表明,当剪力度增大到一定值时,开裂荷载不再随剪力度增大而增大,剪力度过大会导致上层混凝土板过早开裂,以致造成上层混凝土板承载力降低。     

钢-混凝土组合连续梁力学性能分析

通过对采用分块预制桥道板的钢-混凝土组合连续梁的力学性能分析,得出不同剪力键布置形式对组合连续梁竖向位移、钢与混凝土间相对滑移及对钢梁应力的影响,以及两种不同施工方式对组合连续梁中钢梁应力、竖向位移及桥道板应力的影响。分析结果表明剪力键数量、布置间距及剪力键刚度是影响钢-混凝土组合梁的力学性能的重要因素,同时还表明:分区段安装预制桥道板比一次落架安装桥道板效果好,尤其是对负弯矩区桥道板,分区段安装可以减小负弯矩区段桥道板的受力,控制和预防早期施工阶段中负弯矩区段混凝土裂缝的产生。     

小砂沟大桥大孔径PBL剪力键试验研究

为研究组合梁桥中钢腹板与混凝土顶、底板连接部位处的不同类型剪力键的力学性能,以小砂沟大桥为背景,共设计A(圆形开孔剪力键)、B(倒梯形开孔剪力键)、C(角钢剪力键)3类10组,共计30个试件,采用推出试验及有限元分析相结合的方法,分析了A、B、C 3类剪力键的荷载~滑移曲线特征及力学性能,将3类剪力键的荷载~滑移曲线特征及承载能力的有限元分析结果与试验结果进行对比。结果表明:由剪力键的荷载~滑移曲线特征可知,A、C 2类剪力键的力学性能相似,表现出较好的延性性能,B类剪力键的塑性段的发展过程较短,其延性性能较A、C 2类差;A类剪力键基于大孔径混凝土榫的力学性能优于小孔径混凝土榫的力学性能,且两者的破坏机理不同;由仿真分析与试验结果对比可得,3类剪力键荷载~滑移曲线在弹性阶段吻合较好,在塑性阶段偏差稍大。     

大跨度整体现浇钢混叠合梁桥面板关键技术研究

以某跨度为(56.45+115.3+44.5)m的钢-混凝土叠合梁桥为工程实例,针对该桥跨高速铁路施工,受天窗点的影响,混凝土无法一次性浇筑完成等技术难点进行分析,确定了先浇筑边跨桥面板,再浇筑中跨跨中区段桥面板,最后浇筑墩顶桥面板的分段浇筑顺序,以确保钢梁叠合时面板与钢梁之间连接的质量,并对钢混叠合连续梁桥面叠合关键技术进行了具体介绍和总结。     

澜沧江悬索桥钢混叠合梁徐变效应分析

针对澜沧江悬索桥钢混叠合梁受力特点,在分析了考虑徐变后内力重分配的基础上,提出了钢混叠合梁徐变应力的实用计算方法,并通过工程实例分析了徐变效应对悬索桥钢混叠合梁应力及线形的影响。结果表明:由于钢混叠合加劲梁是采用简支体系,因此对桥面线形影响不大,由它影响的桥面标高变化是均匀的,且变化量很小;但对钢梁和混凝土桥面板的内力影响较大,使得桥面板出现拉应力,而钢梁出现压应力,且钢梁在竖平面内带有一定的弯曲。     

地下叠合墙接触面形式的设计研究

为解决地下工程中叠合结构接触面采用常规凿毛等方式进行预处理时存在的施工难度大、剪力槽设置参差不齐等难题,提出一种便于施工的预制叠合结构形式,然后运用ANSYS有限元软件对波浪形、三角形以及梯形波纹结构面进行受力对比分析,结果表明梯形结构面在结构应力、接触面压力以及接触面滑移方面更有优势,并确定梯形结构面作为静力荷载试验方案。通过静力荷载试验对比分析整体现浇梁和梯形结构面叠合梁在各级荷载作用下的挠度、水平位移以及裂缝开展形态,结合实测数据表明： 在受到相同荷载作用下,叠合梁的挠度增量小于整体现浇梁,同时叠合梁在裂缝开展阶段存在停滞现象,能够减缓裂缝穿过叠合面,从而提高结构的整体承载力。     

某大跨径斜拉桥钢-混结合段PBL剪力键承载力研究

基于某大跨径斜拉桥的设计,为分析其钢-混结合段PBL剪力键的承载能力,采用推出试验方法,得到PBL剪力键试件的破坏形态为钢板孔中混凝土被剪切破坏、孔中贯穿钢筋弯曲、混凝土块表面在开孔板开孔处出现横向裂缝。根据试验测试结果及PBL剪力键的传力机理、荷载~滑移规律得出PBL剪力键的极限承载力和抗剪刚度计算公式,该公式具有较高的精度。对钢-混结合段中PBL剪力键进行有限元计算分析表明:PBL剪力键在最不利设计荷载作用下,应力水平仍小于材料的允许应力。设计具有足够的强度储备。     

斜拉桥叠合梁剪力滞效应有限元计算方法

为研究叠合梁的剪力滞效应,以一座大跨径叠合梁斜拉桥为实例,提出了一种基于三分析模型的有限元计算方法,首先建立全桥整体有限元杆系模型,然后取出中跨跨中区域和L/4区域建立局部杆系模型,并采用影响矩阵法调整斜拉索的等效竖向分力以及边界条件,使其弯矩和轴力与全桥杆系模型对应区域相吻合;最后将该局部杆系模型转换为局部实体模型,并施加局部杆系模型的边界条件和荷载,这样就能获得代表区域混凝土桥面板在各个荷载工况下准确的应力分布结果以及剪力滞后系数。分析结果表明,提出的方法能有效地减少分析工作量,并准确获得了斜拉桥叠合梁的剪力滞后系数,其计算结果为同类叠合梁斜拉桥的设计提供一定的借鉴。     

斜拉桥索塔锚固区剪力钉受力机理试验研究

济宁市梁济运河大桥索塔锚固采用钢锚箱结构,钢锚箱四面均通过剪力钉与塔壁混凝土连接,受力较为复杂,通过制作实桥索塔锚固结构第8节段1∶1节段模型,并施加与该节段斜拉索索力大小及方向一致的荷载进行试验,测试剪力钉的应力.试验结果表明,剪力钉结构能够达到传递剪力的目的,且具有足够的安全储备.锚固区端板剪力钉应力沿竖向表现为上...     

嵌入式波形钢板剪力键推出试验及数值分析

为探究波形钢板剪力键的抗剪性能和破坏机理，设计了开孔和无孔2类波形钢板剪力键试件，进行推出试验研究。测试了试件的抗剪刚度、抗剪承载力、加载过程及破坏模态，随后采用有限元软件对试验全过程进行模拟，并开展波形钢板剪力键构造参数分析，探讨了混凝土强度、钢板厚度和高度的影响。根据试验和有限元分析结果，提出了波形钢板剪力键承载力计算公式。研究结果表明：波形钢板剪力键具有较高的抗剪承载力和良好的延性，当荷载-滑移曲线进入水平段后，仍能承受较大的相对变形，同时保持承载力不降低。无孔类剪力键依靠倾斜钢板材料的屈服来传递剪力，抗剪承载能力较高；开孔类剪力键主要通过倾斜钢板传递剪力，贯通钢筋和混凝土榫也能发挥一定的抗剪作用。剪力键开孔及设置贯通钢筋能增强混凝土板的整体性，开孔类剪力键试件的裂缝分布范围更大。试件破坏时，波形钢板剪力键发生明显变形，钢材达到极限强度，材料的利用效率高；波形钢板厚度、波形钢板高度和混凝土强度均是影响波形钢板剪力键抗剪承载力的关键因素，设计时需综合考虑并进行合理匹配，以便充分发挥各材料的性能；提出的波形钢板剪力键承载力计算公式与试验测试结果吻合较好。     

钢—混凝土组合桥中新的剪力连接器的发展与试验

传统的钢－混凝土组合桥的钢梁总是有上翼缘的。在德国，新研制了一各 Ｐｅｒｆｏｂｏｎｄ Ｓｔｒｉｐ的剪力连接器，它能在钢与混凝土在的连接任务套购风梁的上翼缘板可以取消，特介绍了这种剪力连接器的试验结果、计算公式以及应用ＰｅｒｆｏｂｏｎｄＳｔｒｉｐ剪力连接器而取消了钢梁上翼缘的组合桥的工作性能和疲劳特性。     

钢—混凝土结合结构非线性有限元分析

提出了一种适用于钢和钢箱混凝土组合结构分析的高级非线性有限元分析程序。描述了用于模拟混凝土板与钢梁相互作用的单元，特别展示了对钢波纹板与混凝土板形成的组合肋形板的模拟效果。另外还着重关注了用于确定板与钢梁单元的进展贯穿裂纹和屈服相关的应力重分布的分 层技术的作用。开裂前混凝土被看作各向同性非线性弹性材料，开裂后则被看作非线性弹性正交异性材料；钢在屈服前被看作理想的弹性材料，而在屈服后则认为因应变硬化进入塑性平台，所有的材料模型都是经验性的。在混凝土板和钢梁结合面上同一种特殊的柱单元来全部或部分地模拟剪力连接链的作用，这种短柱单元能够反映由实验确定的非线性剪力－滑移关系。本程序的计算结果，包括对裂纹形式的预测，与钢筋混凝土板和钢－混凝土组合结构的试验结果具有很好的可比性。     

节段预制桥梁胶接缝配筋剪力键剪切性能试验

针对节段预制桥梁胶接缝设计普遍采用剪力键作为连接形式,制作3组共计16个匹配预制的胶接缝剪力键试件,考虑剪力键键齿齿目、键齿配筋形式以及是否配有体内束3种因素,进行直剪试验研究,以得到这些因素对胶接缝的开裂荷载、极限荷载、变形、裂缝开展模式以及最终的破坏模式的影响规律。研究结果表明：与素混凝土键齿胶接缝相比,三键齿配筋的胶接缝剪力键抗剪承载力平均提高4.52%,双键齿配筋胶接缝剪力键抗剪承载力平均提高8.73%,而布置体内束的胶接缝剪力键的抗剪承载能力提高率能达到18.6%,远大于键齿配筋;剪力键键齿配筋和布置体内束可以明显提高剪力键破坏时的延性,降低开裂荷载与极限荷载的比值,改变开裂形式;键齿处配筋使得剪力键的破坏形式从原来的素混凝土键齿根部脆性破坏变为键齿配筋处的保护层脱落破坏;布置体内束,键齿中的裂缝增多,尤其是斜裂缝发展更加充分和密集。为了方便预测胶接缝剪力键的抗剪承载能力,根据胶接缝的传力机理,依据莫尔-库仑摩擦破坏准则,并结合AASHTO规范与Buyukozturk的试验研究成果,提出了预测胶接缝配筋剪力键直剪承载力的抗剪承载力计算公式,同时将分析结果与试验结果进行对比,吻合良好。