钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算.在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中,针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序,在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数,非常方便且实用.在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析.     

钢筋UHPC矩形截面受弯构件的钢筋应力简化计算

为建立钢筋UHPC矩形截面受弯构件的钢筋应力简化计算方法,首先基于UHPC结构计算的基本假定建立了钢筋应力数值计算方法,然后推导并修正了考虑UHPC抗拉贡献的钢筋应力简化公式,最后通过与国内外文献相关试验结果进行对比,对所提出的钢筋应力简化公式的适用性进行了验证。结果表明：①数值计算方法所得钢筋应力预测值与实测值整体吻合良好,证明了该方法的有效性。②由于忽略了UHPC的抗拉贡献,直接采用GB 50010—2010规范和JTG 3362—2018规范推荐钢筋应力公式计算所得UHPC构件的钢筋应力误差较大。③根据UHPC结构计算基本假定推导出UHPC受弯构件开裂截面钢筋应力简化公式,并结合参数分析结果建议简化公式中系数α取值0.85,β取值0.50;钢筋应力在125~400 MPa范围时,简化公式预测效果较好;但当钢筋应力在40~125 MPa范围时,由于过高估计UHPC的抗拉贡献,简化公式预测结果明显偏小,甚至出现负值。④为避免简化公式过高估计UHPC抗拉贡献,改进了UHPC受拉贡献系数β的取值方法,进而得到了钢筋应力修正公式;修正后钢筋应力计算值在裂缝发展阶段内,与实测值、数值分析值均整体吻合良好,且与其他文献的钢筋应力试验值吻合也较好,表明修正公式的适用性也较好,可为UHPC结构设计规范的编制提供参考。     

多排预应力波形钢腹板组合挑梁试验及力学特性分析

对新型组合脊骨梁结构中的多排预应力波形钢腹板组合挑梁进行了模型试验,并根据波形钢腹板不抵抗弯矩的结论和拟平截面假定,分析了这种结构的徐变收缩效应和预应力作用效率;同时,采用基于换算截面的修正刚接梁法,计算得出波形钢腹板挑梁间的荷载分布规律和活载下的内力分布.结果表明:预应力波形钢腹板挑梁的混凝土桥面板抗裂安全性较常规组合挑梁有明显的提高,显示出优越的力学性能.     

混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法.建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程.研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本.     

主跨400 m的UHPC连续梁桥优化设计

利用超高性能混凝土(UHPC)的优越性能,提出了与之相适应的新型箱梁结构,目的是利用材料的高强度及新结构的轻型化,解决常规混凝土连续箱梁桥易开裂、下挠和自重过大、跨径难以突破300 m的难题.在原有工作的基础上,对主跨400m的UHPC连续箱梁桥进行了整体性能分析及优化设计,优化内容包括桥梁边跨长度、梁高、板厚等主要参数,以得到其合适的取值范围,根据优化结果建议:边跨与主跨跨径比范围为0.55 ～0.65;中支点梁高与主跨跨径比范围为1/20 ～ 1/25;跨中梁高与支点梁高比范围为1/1.8～1/2.3.整体性能分析结果表明:运用UHPC及新结构,能轻松实现连续梁桥400 m跨径的突破,并具有较大的整体刚度及安全储备.综合考虑长期社会经济效益,在主跨跨径300 ～ 500 m范围内,该新型结构可与斜拉桥、悬索桥等其他桥型形成强有力的竞争选型方案.