考虑界面滑移的钢-混组合连续梁负弯矩区抗裂性试验

为了解界面滑移效应对钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土桥面板抗裂性的提升效果及工作机理,设计并制作采用常规剪力连接件和抗拔不抗剪连接件的钢-混组合梁各1组进行负弯矩区加载试验,分析试验梁预应力施加效率、关键部位纵向应变、梁体刚度及关键截面界面滑移情况。结果表明：采用抗拔不抗剪连接件时,梁体抗裂性更好,界面滑移效应可避免以往负弯矩区预应力通过常规剪力连接件传递到钢梁的情况发生,明显提高预应力效率;同时可使负弯矩区混凝土桥面板承受的拉应力分布更均匀,有效降低中支点截面的拉应力峰值,使后续裂缝宽度增长缓慢;加载前期2组梁体总体刚度没有明显不同,加载后期界面滑移使梁体结构刚度下降,变形增加,但变化幅度较小;抗拔不抗剪连接件对钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性提升效果较好。     

揭惠铁路跨梅汕高铁特大桥槽箱组合梁设计

揭惠铁路跨梅汕高铁特大桥跨径布置为2×72 m,采用半径600 m曲线跨越梅汕高铁,具有曲线半径小、转体跨度大且建筑高度受限等特点。桥型方案比选中,槽形梁桥具有建筑高度低、结构轻巧、造型优美、降噪效果好、断面空间利用率高等优点,为较优方案,但槽形截面为开口截面,抗扭刚度弱,而箱形截面具有良好的抗弯抗扭截面特性,将2种截面组合形成新型结构——槽箱组合梁,在抗扭承载能力要求小的梁段采用实腹式槽形截面,在实腹式槽形截面抗扭承载能力不足的梁段采用整体式箱形截面,该结构融合了槽形截面自重轻、箱形截面抗弯抗扭能力强的优点。揭惠铁路跨梅汕高铁特大桥中墩50 m范围采用箱梁,为保证列车建筑界限,箱内净高8.35 m、净宽7.0 m,剩余95.2 m均为实腹式槽形梁。结构受力分析验证了新型结构的可行性,并在工程实际运用中产生了良好的经济及社会效益。     

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。     

以截面平衡原理分析各种桥型结构体系

从材料力学中构件截面抗弯、抗剪平衡原理出发，分析桥梁的横截面、纵向桥型体系的受力特点，并以梁的受力方式来理解常用的纵向受力体系，如拱、斜拉、悬索等结构体系，称之为“等代梁”。从而将常见桥型分为两类：按正弯矩设计的体系，如简支梁、拱桥、悬索桥；按负弯矩设计的体系，如T构、连续梁、连续刚构和斜拉桥。提出了以组合体系来解决目前常见大跨径梁式桥常见病害的看法。     

用临时铰偏心布置调整拱圈内力

无铰拱桥是我国公路桥梁上广泛使用的桥型之一,其主要特点是拱中的弯矩比相同跨径梁的弯矩小得多,拱主要承受压力,因此无铰拱桥多采用抗压性能好,而抗拉性能较差的圬工材料来修建。然而,在无铰拱桥设计过程中,常会出现拱顶正弯矩与拱脚负弯矩过大的情况。为此可以从设计或施工方面采取一些特     

连续曲线双重组合梁桥的畸变性能分析

连续曲线组合梁桥在竖向荷载作用下会产生弯扭耦合效应,并且其负弯矩区的钢底板也存在受压失稳问题。为改善负弯矩区的钢底板受力情况,提出连续曲线梁桥负弯矩区双重组合的结构形式,即由混凝土桥面板、槽形钢梁及底部混凝土板通过连接件相结合,形成共同受力的截面结构形式。在负弯矩区域采用双重组合结构形式,不仅可以提高钢底板的受压稳定性能,亦能增强截面的抗弯和抗扭刚度。为探讨该结构的受力性能,本文通过有限元数值模拟方法,对负弯矩区双重组合结构混凝土底板的长度和厚度2个变量进行参数分析,研究偏载作用下,连续曲线双重组合梁桥截面的纵向畸变应力和畸变角变化情况,为提出双重组合曲线梁桥的混凝土底板设计提供参考。     

鱼腹式连续箱梁桥设计

连续梁桥利用支点处产生负弯矩来降低跨中的正弯矩,有效地分散了各截面的受力,由此增大了桥梁跨度.鱼腹式连续箱梁桥的边腹板呈流线形状,增加了界面抗弯、抗扭刚度的同时兼具了外形的美观性.现浇连续箱型梁桥的发展使得桥梁能够适应多种截面形式和道路线形设计,但同时增加了结构的复杂性.因此鱼腹式连续梁桥的计算需要经过精密的计算和调整以保证其安全可靠[1-3].通过一个鱼腹式连续箱梁桥实例,应用平面及空间有限元模型,对桥梁结构进行计算及调整优化,确保桥梁纵、横向以及桥面板等构件满足受力和抗裂等要求[41,为类似桥型设计提供参考.     

波纹钢板综合管廊施工期力学性能研究

波纹钢板综合管廊设置有内支架,其受力模式异于波纹钢桥涵,为研究内支架对波纹钢板综合管廊力学性能的影响,结合依托工程的现场试验,测试安装内支架和未安装内支架的管廊关键截面应变,利用等效梁理论计算截面内力。结果表明:波纹钢板综合管廊未安装内支架时,截面承受压力和拉力,截面轴力和弯矩随着填土高度增加基本趋于稳定;安装内支架时,截面几乎全部承受压力,压力随填土高度增加较快,弯矩增加较慢;安装内支架与未安装内支架时相比,截面最大压力增加,最大正弯矩和最大负弯矩减小,说明内支架对管廊受力是有利的;管底楔形部分的填土压实不足导致管底斜向45°截面内力增长较快。     

桥梁工程综述连载——二、刚架桥

刚架桥是桥梁结构的基本体系之一。它的基本特征是将桥梁上部结构和下部结构整体地连接在一起,形成为一个刚架体系的结构。由于在上、下部结构连接处是一个刚性的节点、能承受负弯矩,对桥跨结构的跨中截面能起到卸载作用;同时,在基脚处具有较大的水平推力,有似于拱式结构的作用,因此有可能将刚架桥的建筑高度做得小些。     

轻轨箱形桥梁的模态比较与桥型优化

比较箱梁不同桥型的抗扭刚度差异,优化箱梁桥型,对于国内大量建设城市轨道交通尤为重要.通过对五种轻轨箱形桥梁的有限元建模,归纳总结了五种箱形桥梁前10阶的固有频率和振型特征,并对模态分析结果进行了横向、纵向的对比,同时还研究了固有频率和结构刚度的关系,最后对轻轨箱形桥梁的桥型进行了优化.结果表明,带端隔墙和横隔板箱梁的抗...     

预应力连续钢梁负弯矩区受力性能分析

为研究预应力连续钢梁负弯矩区受力性能,对开口截面三跨连续钢梁进行六点加载抗弯性能试验。利用有限元软件Ansys建立试验梁非线性分析模型模拟其抗弯过程,模型计算所得梁体挠度值和应力值与试验结果吻合良好,进而对负弯矩区进行进一步受力性能及影响因素分析。结果表明:试验梁处于弹性工作状态时,负弯矩区截面变形符合平截面假定;相较于普通连续钢梁,施加预应力使支座附近截面正应力明显减小;普通连续钢梁及预应力连续钢梁支座底板先达到屈服应力,随着荷载增加,梁体因挠度过大超过限值而不能继续承受更大荷载;当预应力不超过135kN时,合理增大预应力可提高预应力连续钢梁负弯矩区抗弯承载力;随着负弯矩区支座截面处钢束上调,支座附近顶板及底板正应力减小,顶板应力变化略明显,且越靠近支座位置减小值越大,顶板受拉段长度有所减小。     

大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板抗裂技术研究

为解决大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的开裂问题,以某120 m主跨的钢-混组合连续梁桥为背景进行抗裂技术研究。采用MIDAS Civil 2020软件建立大桥空间杆系有限元模型,研究增强配筋技术、后浇成型技术、预应力技术以及抗拔不抗剪连接技术对桥面板抗裂性能的影响,并基于不同抗裂技术的工作原理和效果,提出适用于大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的综合抗裂技术。结果表明：增强配筋技术可以有效控制裂缝宽度,但当配筋率超过0.015后,效果明显降低;采用后浇成型技术,调整混凝土桥面板的浇筑顺序可明显降低成桥时负弯矩区桥面板应力;张拉预应力筋可有效提升负弯矩区桥面板的预压应力水平;抗拔不抗剪连接件可显著降低活载下负弯矩区桥面板应力水平;采取优化桥面板混凝土浇筑顺序、在负弯矩区布置抗拔不抗剪连接件同时施加预应力、增加预应力锚固区的配筋率的综合抗裂技术,可明显降低负弯矩区桥面板拉应力,同时对桥梁结构的其他力学性能无明显影响。     

钢桁拱变截面带肋箱形压杆稳定性试验研究

大跨度钢桁拱桥为适应拱肋结构受力特点,其拱肋区域杆件采用了变截面带肋箱形杆件。各国钢结构设计规范对此类特殊结构形式的变截面压杆并无明确的规定,为验证设计可行性,研究变截面带肋箱形压杆的极限承载力,设计了一个变截面箱形压杆试件,进行了箱形压杆的极限承载力试验及理论计算。研究表明,对长细比小于50(按小截面端计)的箱型变截面杆件,在稳定性验算时建议可采用小截面端的截面属性进行验算,在变截面位置应设置横隔板或加劲肋,以提高板件的局部稳定。     

玄武岩纤维在连续梁桥负弯矩区抗裂性能试验研究

在城市建设过程中,桥梁是跨越障碍物比较常用的结构.中等跨径桥梁中最常采用的结构形式就是连续梁结构.采用连续梁结构的桥梁桥面接缝少、桥面连续,行车舒适性高、结构刚度大.连续梁桥具有上述优势的原因是连续梁符合平截面假定,在梁体上同时存在正负弯矩,正负弯矩相互抵消后产生的绝对弯矩值小于同跨径的简支梁桥[1].所以可以采用变截面且降低梁高从而节省材料.但连续梁在结构中应用时,中间支座处的负弯矩区会出现梁体上面板受拉,受拉的混凝土板产生裂缝.裂缝产生后,雨雪积水及其他液体渗入梁体,造成梁体混凝土腐蚀以及梁体内钢筋锈蚀,降低梁体使用安全,增加桥梁使用过程中的维护成本[2].因此,研究将玄武岩纤维掺入普通混凝土中制备成玄武岩纤维混凝土,延缓连续梁负弯矩区的裂缝发展速度,控制裂纹的宽度.     

奉浦大桥主桥连续梁静动载试验分析

荷载试验是桥梁结构最有效的承载能力评定方法。以奉浦大桥五跨越江预应力混凝土变截面连续梁桥为背景,选取最不利正、负弯矩工况进行静载试验,通过挠度、应变的实测值与理论对比分析,对该连续梁目前的承载能力和刚度进行评定。并将脉动试验结果与投运前的竣工验收试验结果作对比,为同类桥型的结构性能评价积累数据资料。     

考虑偏心距随机特性的矩形和箱形截面混凝土拱桥可靠度分析

为研究偏心距随机特性对结构可靠性的影响,以自重荷载和车辆荷载组合作用下的混凝土矩形截面拱桥和混凝土箱形截面拱桥为研究对象,分析可靠指标的变化规律.根据《公路圬工桥涵设计规范》和《公路桥梁结构可靠度与概率极限状态设计手册》建立拱桥关键截面的失效方程.然后依据已有的永久荷载、汽车荷载和混凝土强度的概率模型,分析偏心距设计值在对应情形下具有的保证概率.采用Monte Carlo法,求解得到不同参数情形下两类截面混凝土拱桥的可靠指标.分析结果表明:当车辆荷载与永久荷载产生的轴压力的比值较大而两者产生的弯矩的比值较小时,两类截面混凝土拱桥在考虑偏心距随机特性后均会出现可靠指标低于规范校核结果的情形;在偏心距设计值较小时,箱形截面混凝土拱桥可靠指标随荷载效应比值变化的幅度比矩形截面拱桥要小.     

混凝土箱梁横向受力精细化对比分析

箱梁因其箱形截面具有良好的结构性能,比如,截面抗扭刚度大、能有效地抵抗正负弯矩、施工方便、截面使用效率高等,因而在现代各种桥梁中得到了广泛应用。因此,对箱梁的各种受力特性应有明确的了解,其中横向内力也是混凝土箱梁设计过程中必不可少的计算内容。文中分别采用MIDAS,ANSYS有限元软件建立单箱三室混凝土箱梁节段模型,加载对比分析其横向受力特点,得出结论:无横隔板箱梁横向呈框架受力模式,二者计算结果基本是吻合的,同时说明了MIDAS平面杆系模型可以满足一般计算精度要求。     

预应力混凝土箱梁腹板主应力分析

预应力混凝土箱型截面桥梁结构是我国桥梁工程中最常用桥型结构形式之一。已建成的此类桥梁中有不少出现了腹板开裂现象,裂缝成因与主拉应力计算影响的因素有关。结合公路桥梁结构设计系统GQJS按照JTG D62-2004新桥规的改版工作,讨论变高度梁弯矩轴力修正、钢筋换算截面修正以及竖向预应力等因素对箱梁腹板主应力计算的影响,并结合实例进行分析,对比新、旧规范在斜截面抗裂性能验算方面的不同要求。     

部分叠合梁桥施工过程及成桥力学性能分析

充分利用预应力箱形混凝土刚度大、梁相对高以及钢桁自重轻、容易获得力臂的优点,将两者进行有机结合,提出了一种新型梁桥.具体做法是:依据连续梁的弯矩分布规律,在正弯矩区及正负弯矩交替区均设置钢桁,而在负弯矩区设置以上弦杆为钢、下弦杆为预应力箱形混凝土、腹杆全钢的变高钢—预应力混凝土叠合的桁式结构,以使梁高最大化.为研究施工过程对其成桥应力的影响,以主跨160 m的新型梁桥为例,采用悬臂拼装法,并根据负弯区钢-预应力混凝土叠合段的特点,选取了两种不同施工顺序分别进行有限元模拟,对比分析各个施工阶段的应力及成桥的力学性能.研究结果表明:新型梁桥施工简单,在一定跨径内负弯区钢-预应力混凝土叠合段不同的施工顺序对成桥的应力影响较小,此外结构的刚度较大,动力特性及整体稳定性均满足要求.     

变截面CSW-UHPC组合梁负弯矩区弯曲性能试验研究

为改善常规混凝土波形钢腹板(CSW)组合梁受拉区的受力性能，进一步减小结构重量并推动超高性能混凝土(UHPC)在桥梁工程中的应用，提出一种新型变截面预应力CSW-UHPC组合箱梁结构，为研究其基本受力特征，特别是其抗弯与抗裂性能，设计并完成了一片预应力变截面CSW-UHPC组合悬臂箱梁的负弯矩静力模型试验，测试得到试验梁的荷载-应变响应、裂缝开展模式、挠度及破坏荷载等试验结果。依据试验结果对结构的剪力滞效应和钢腹板承剪比进行了研究；并深入研究了CSW-UHPC组合箱梁的抗裂性能和抗弯承载力计算方法；同时，完成了试验梁的非线性有限元分析。结果表明：这种变截面CSW-UHPC组合箱梁表现出良好的受力、变形和抗裂性能；试验梁的悬臂根部截面产生了负剪力滞效应，剪力滞效应越靠近加载点越明显；悬臂端部到根部截面，试验梁腹板承剪比从80.33%逐渐减小至2.15%;试验梁的极限抗弯承载能力和抗裂弯矩的理论值与试验值较为吻合，建议在计算承载力时，k值取为0.1～0.2。研究成果可为变截面预应力CSW-UHPC组合箱梁结构的设计与应用提供参考。