钢管拱桥与钢管混凝土桁架拱桥的稳定特性比较研究

本文用弹塑性大变形分析理论,以大跨度拱桥为研究对象,通过钢管混凝土结构和钢管结构之间的稳定性、内力和刚度等方面比较,对铜管混凝土的有效性进行了研究分析。结果表明。尽管钢管混凝土的结构刚度明显大于钢管结构,但钢管拱桥具有自重轻、轴力低等优点,其失稳安全系数和内力特性并不比钢管混凝土拱桥差,因此进一步比较钢管混凝土拱桥和铜拱桥的稳定特性,对工程设计很有参考价值。     

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能, 引入热点应力法, 可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅, 并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析, 拟合得到热点应力幅-循环次数曲线; 选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估, 并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明: 相比于墩顶矩形钢管混凝土节点, 跨中矩形钢管节点热点应力幅更大, 为60.1 MPa, 发生在主管表面, 但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa, 满足疲劳设计要求; 对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化, 原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后, 管内混凝土改变了节点局部刚度, 使相贯线焊趾处应力分布均匀, 支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%, 对原设计节点进行焊缝后处理, 可有效消除焊接初始拉应力, 改善节点疲劳性能, 支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%;采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估, 支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa, 大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa, 空间杆系模型计算结果偏保守, 且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应, 也无法准确判断疲劳开裂起始位置。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

中等跨径装配式矩形钢管混凝土组合桁梁桥设计

优化了传统混凝土箱梁腹板与底板, 提出了装配式桥梁新型结构形式——矩形钢管混凝土组合桁梁桥, 从总体设计、主桁选型、横断面选型、桥面板选型、杆件选型、节点选型与连接构造方面介绍了其结构设计优化过程; 从桥梁的静力性能与地震响应、桥面板的有效宽度与负弯矩区力学性能方面对矩形钢管混凝土组合桁梁桥进行了有限元分析, 并将部分组合技术应用到负弯矩区桥面板连接件的设计中; 从技术性与经济性角度将矩形钢管混凝土组合桁梁桥与预应力混凝土箱梁桥进行了工程量和施工便捷性对比。研究结果表明: 矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构选型符合桥梁预制装配、快速建造的工业化要求, 主桁各杆件受力明确, 受力形态主要为轴向拉、压力; 负弯矩区桥面板有效宽度系数为0.899;采用部分组合技术可使桥面板轴向拉力下降75.3%, 有效地提高了桥面板的抗裂性能; 矩形钢管混凝土组合桁梁桥初始输入地震力占同等跨度预应力混凝土箱梁桥的58.9%, 说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥具有良好的抗震性能; 钢材用量、混凝土用量、上部结构质量与预应力混凝土箱梁桥的比值分别为1.241、0.485、0.575, 说明矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构轻巧, 材料利用率高, 工程造价低, 具有经济优势。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

钢管混凝土桁梁桥顶推落梁方案比选及过程分析

为分析中等跨径钢管混凝土桁梁桥在施工阶段的受力性能,根据结构参数,设计钢管混凝土桁架顶推施工和桥面板施工方案.采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型,对4种顶推方案在顶推过程中各支点、节点及节点间最大主应力随施工过程的变化情况进行分析对比;根据钢管混凝土桁架、预制桥面板的安装步骤,以桁梁桥混凝土桥面板拉应力为施工...     

核心混凝土对钢管混凝土受剪性能影响的试验

在钢管轻集料混凝土抗剪性能研究的基础上,进行了核心混凝土对钢管混凝土抗剪性能影响的试验．从抗剪试件的变形和应变变化过程的特征人手,分析了不同混凝土类型、不同混凝土强度试件以及空钢管的受力性能差异,对比了核心混凝土在抗剪受力过程中粘结滑移的影响．试验结果表明：钢管混凝土构件在受剪时,钢管对混凝土提供了套箍作用,而核心混凝土填充于空钢管中,可显著提高空钢管的抗剪性能．在参数相同的情况下,钢管轻集料混凝土与钢管普通混凝土构件的受剪性能相当,混凝土的强度对钢管轻集料混凝土构件的抗剪性能影响不明显．钢管混凝土构件在受剪时,核心混凝土与钢管之间存在微小滑移,对抗剪性能的影响可忽略．     

钢管混凝土柱脚的承载性能分析

为了研究钢管混凝土柱与钢筋混凝土基础之间的柱脚连接性能,采用ANSYS软件进行了钢管混凝土柱脚在单向加载和低周期反复加载下承载性能的有限元分析,明确了柱脚中性轴的变化规律,给出了单向加载下柱脚的破坏特征,分析了低周反复荷载下该柱脚节点的滞回性能.研究表明:该柱脚节点的工作性能可靠,总体抗震性能良好;随着轴压比的增大其抗震性能表现出先增强后减小的趋势.     

预应力矩形钢箱混凝土梁的结构行为

一百多年前,为了解决钢桥墩的钢材腐蚀问题,出现了钢管混凝土结构。随后,人们发现,钢管对内填核心混凝土的三向约束效应,使得钢管混凝土具有良好的抗压性能。最初的研究主要集中于圆形截面的钢管混凝土,随着研究的深入,人们发现矩形钢箱混凝土除具有许多圆形钢管混凝土优点外,还具有如方便连接、防火造价低等许多优点,矩形钢箱混凝土的研究也逐渐成为研究热点。     

超高强钢管混凝土研究综述

为了解超高强钢管混凝土(UCFST)的研究现状, 分析了钢管混凝土(CFST)中钢管与核心混凝土的材料强度发展历程, 根据这2种材料不同强度等级的组合, 梳理了1套简洁的CFST分类与缩写方法; 总结了UCFST的基本力学性能、收缩性能和界面粘结性能及其主要影响因素; 探讨了核心超高强混凝土(UHSC)的制备技术要求, 展望了UCFST未来的研究方向。分析结果表明: UCFST的提出与研究可分为UHSC和超高强钢材(UHSS)2条路径, 中国以前者为主, 对后者的研究较为滞后, 实际应用也较少; 已开展的UCFST基本力学性能试验研究, 体系仍不完善, 结构层次研究极少, 主要集中于构件层次但试验量偏少, 且以轴压短柱为主, 未见构件抗剪、抗扭及其余复合受力的研究; UCFST的研究以核心混凝土为UHSC的构件为主, 核心混凝土与钢管均为超高强的次之, 其他组合的较少; 钢管与核心混凝土的强度匹配研究才刚刚开始, 应继续深入, 重点研究合理匹配的UCFST; 核心UHSC自收缩大, 可能导致其与钢管脱粘, 应开展钢与UHSC法向黏结强度、UCFST构件收缩的研究; 应考虑核心UHSC材料的工作环境、施工条件及其对UCFST组合性能的影响, 核心UHSC材料以超高强度要求为主, 且具有低收缩(或微膨胀)、高流动性的特性, 不必强调耐久性; 制备核心UHSC材料时采用常温养护, 可少掺或不掺纤维。     

钢管混凝土桁架脱空影响分析

钢管混凝土具有承压性能好的优点,当其应用在杆件以承受轴力为主桁架结构中时可充分发挥二者的结构特点,但管内混凝土脱空会影响其力学性能的发挥.为对脱空影响进行分析,建立了不同脱空程度的ABAQUS桁架有限元模型,对其正常使用阶段的力学性能进行了对比,结果表明钢管混凝土脱空对桁架杆件应力水平以及抗弯刚度均有不同程度的影响.     

钢管混凝土预应力损失分析

对钢管混凝土收缩徐变和预应力筋松弛引起的预应力损失进行了研究,推导出了该项预应力损失解析式。研究成果对开拓预应力钢管混凝土构件的应用领域,并对发展预应力结构、复合材料和组合结构等的计算理论提供参考。     

对钢管混凝土拱桥病害的调研及分类

近年来钢管混凝土拱桥在我国得到了迅速的发展,但也存在着许多问题。通过对现有钢管混凝土拱桥的实地调查以及对相关文献资料的分析与整理,对其出现的问题进行总结与分类,可为钢管混凝土拱桥的理论研究和养护维修技术提供依据。     

钢管混凝土构件温变试验分析

通过对两根不同直径的钢管混凝土构件进行实际温度观测和数据分析,探讨了钢管混凝土构件在日照作用下沿其截面不同直径方向的温度梯度模式以及相关的温度分布特性。对钢管混凝土拱桥的设计和计算具有参考作用。     

某浦南运河桥设计

介绍了上海市奉贤区某浦南运河桥的设计,其主桥采用了72 m钢管混凝土简支系杆拱结构。对于桥梁的构件特点、节点设计及施工要点作了具体说明。     

框架式钢管混凝土桥墩自振频率影响因素分析

钢管混凝土结构以其优越的力学性能广泛地应用到实际工程中,而将钢管混凝土结构用作桥墩在国内还很少见。目前,对于框架式钢管混凝土结构体系,动力方面的试验研究很少,而理论方面的研究更少,这在一定程度上阻碍了其应用到实际工程中。通过ANSYS软件建立框架式钢管混凝土桥墩模型,并对影响该种类型桥墩的自振频率因素进行分析及初步探索,可为工程实践提供帮助。     

大跨度钢管混凝土拱桥施工及控制

本文系统地介绍了钢管混凝土拱桥的结构特点和近几年来应用于钢管混凝土拱桥的施工方法及注意事项，并指出了钢管混凝土作为一种新桥梁结构形式和无支架桥梁施工方法的良好发展前景。     

薄壁钢管混凝土构件固有振动特性研究

根据钢管混凝土构件的变形特点，首次构造了钢管混凝土单元。这种单元具有以下特点：单元为一维杆梁单元，可以考虑钢与混凝土两种材料的组合；适合于薄壁结构的内力与变形；单元的截面可以变化；轴线可以是曲的，并利用此单元对一定数量的薄壁钢管混凝土构件进行了分析，获得自振频率和模态等固有振动特性。     

绕丝加固钢管混凝土柱轴压承载力计算

通过对缠绕不同间距钢丝绳的钢管混凝土柱试件进行轴心受压试验,研究绕丝加固钢管混凝土柱的承载力、强度、变形能力以及破坏的发展形态,并与普通钢管混凝土柱对比,研究钢丝绳用量(不同间距)对其力学性能的影响。研究结果表明:缠绕钢丝绳可以明显提升钢管混凝土柱的承载能力,提升幅度随着缠绕钢丝绳间距的减小而增大,缠绕钢丝绳对钢管混凝土柱起到了很好的约束效果,且间距越小,其约束效果越好,承载力性能提升越明显。基于相关试验结果,预测绕丝加固钢管混凝土柱的承载力计算模型,验证了该预测模型与试验结果总体一致。     

钢管混凝土KK型节点疲劳性能试验

为研究钢管混凝土KK(CFST-KK)型节点疲劳性能,开展了CFST-KK型节点模型疲劳试验,分析了CFST-KK型节点热点应力分布规律和疲劳性能演化过程;建立了CFST-KK型节点实体有限元模型,结合试验和有限元结果,分析了CFST-KK型节点与钢管混凝土K(CFST-K)型节点疲劳性能的差异性;研究了不同参数对KK型节点疲劳性能影响,探讨了适用于CFST-KK型节点疲劳寿命的评价方法。研究结果表明：采用二次外推方式计算的CFST-KK型节点,最大热点应力位于受拉支管相贯焊缝的主管侧冠点偏外鞍点15°处;计算CFST-KK型节点应力集中系数时,支管名义应力可仅考虑轴力和面内弯矩的影响而不考虑面外弯矩的影响,其应力集中系数为6.36,比CFST-K型节点大80.2%;CFST-KK型节点的疲劳裂纹萌生于最大热点应力处,在反复加载过程中裂纹沿焊趾根部向两侧与主管壁厚方向延伸,裂纹向外鞍点扩展的速度要略快于向内鞍点扩展的速度,停止反复加载后裂纹并未贯穿主管管壁;受支管面外弯矩与支管间空间效应的影响,CFST-KK型节点的抗疲劳性能与CFST-K型节点有明显差异;主管内填混凝土能提升CFST...