几何参数对预应力波纹钢腹板箱梁桥受力性能的影响分析

对实际工程中某三跨波纹钢腹板体外预应力连续箱梁桥建立有限元模型,通过改变腹板参数,探讨几何参数对桥梁整体受力性能的影响.分析表明,随着波纹钢腹板折叠角的增大,波纹钢板的抗弯刚度逐渐减小,当折角在10°～40°范围内变化时,波纹钢板的抗弯刚度变化最为明显; 波纹钢腹板水平面板宽度b增大会提高箱梁的抗弯刚度,但b值太大会影响波纹钢腹板的整体受力性能; 增加波纹板的厚度能显著提高箱梁的抗剪性能,并在一定程度上能够提高箱梁的抗弯刚度,但板厚增加到20 mm时,其对提高箱梁的抗剪性能和抗弯性能的贡献逐渐趋小; 波纹钢腹板的倾角不宜太大,宜小于25°.     

波形钢腹板PC组合连续箱梁桥有限元静力验算

以已建成的某波形钢腹板PC组合三跨(50 m+80 m+50 m)连续箱梁桥为实例,按照该桥的运营情况,采用Midas/Civil软件建模及有限元分析,检验和复核这种桥型结构在三种最不利效应组合(短期效应组合、标准值组合和承载能力极限状态基本组合)下的抗弯、抗剪、抗裂、挠度以及腹板的强度变化情况。结果表明其有限元模型在三种最不利荷载组合下,结构能够很好的满足规范和设计文件的要求。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥在旧桥改造中的应用

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁是一种经济、高效、施工简便的新型钢-混凝土组合结构,目前在新建桥梁中已有较广泛的应用。以南照淮河公路大桥(65+98+65)m维修改造工程为背景,该桥原上部结构拆除重建,下部结构改造利用。对波形钢腹板PC组合箱梁桥和组合钢箱梁桥两种方案进行了综合比较,考虑到波形钢腹板PC组合箱梁桥施工便捷、受力性能合理、运营管理方便以及造价低等优势,建议上部结构更换为波形钢腹板PC组合箱梁。对新建上部波形钢腹板PC组合箱梁桥进行了有限元分析,结果表明该方案在不增加上部结构自重的前提下,上部新建波形钢腹板组合梁可以满足现状使用要求。     

波纹钢腹板组合箱梁拟平截面假定的试验验证及破坏分析（2013研究生论坛）

为研究波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能,以深圳南山大桥为原型,根据相似理论制作了缩比尺寸为1:20的试验梁,研究了波纹钢腹板组合箱梁的开裂形式、裂缝开展、位移和应变受力响应情况。结果表明,波纹钢腹板组合箱梁首先在底板边缘及混凝土底板与波纹钢腹板连接处出现弯曲裂缝,破坏时最大裂缝宽度达5mm。在循环荷载作用下,组合箱梁的位移响应曲线符合三折线模型。底板开裂前后组合箱梁顶板应变响应曲线呈直线发展且加卸载段基本重合,混凝土底板应变响应曲线斜率在开裂前有细微变化,开裂后再次呈直线发展,加卸载段曲线并不重合,波纹钢腹板组合箱梁在承受弯曲荷载作用时基本吻合拟平截面假定。     

波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能有限元分析

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥作为一种新型高效的桥梁结构已经引起广泛关注.为了解决波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的实际工作性能,通过ANSYS大型有限元计算软件,采取合理的有限元单元对此结构进行三维模拟分析,得出在"平截面假定"下波纹钢腹板预应力组合箱梁在弹性范围内其挠度值与荷载的增长呈线性关系;在集中荷载下,跨中截面的剪力滞较四分点处明显,而底板的剪力滞效应较小,表明剪力滞效应只对局部区域有影响,为工程的实际应用提供有价值的参考.     

钢腹板体外预应力组合箱梁剪力滞效应有限元分析

应用ANSYS有限元软件建立钢腹板体外预应力组合箱梁有限元模型,在集中荷载对称作用在肋板处和集中荷载作用在翼板中心两种加载方式下,对波纹钢腹板体外预应力组合箱梁与平钢腹板体外预应力组合箱梁的剪力滞效应进行分析,对波纹钢腹板体外预应力组合箱梁在两种加载方式下的剪力滞系数沿纵向和横向的分布进行了讨论．结果表明：两种箱梁剪力滞系数的变化规律相同,但波纹钢腹板体外预应力组合箱梁的剪力滞效应相对明显;荷栽作用位置从肋板向翼板中心移动时,波纹钢腹板组合箱梁顶板由正剪力滞效应到负剪力滞效应变化,纵向在荷载作用位置附近剪力滞效应明显．     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

波纹钢腹板组合箱梁常幅疲劳性能试验研究

波纹钢腹板组合箱梁结构以波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板,实现了主梁的轻型化。针对波纹钢腹板组合箱梁的破坏机理,研究了2根波纹钢腹板组合箱梁的静力和疲劳性能。记录了试验中裂纹萌生、扩展的全过程,分析了试件破坏模式、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,并通过材料力学公式对100 kN时梁挠度进行计算。结果表明：箱梁破坏时纵向裂纹萌生于混凝土底板,纵向贯通拉裂后,波纹钢腹板与底板之间产生纵向滑移,混凝土销剪切错动破坏。实际工程中应对混凝土底板进行FRP加固或设置预应力筋减缓裂纹萌生以及扩展;箱梁具有很好的疲劳耐久性,疲劳试验中裂纹扩展缓慢,当P_max为静力试验承载力的50 %时,疲劳寿命超过6×10⁶周次;箱梁受力符合拟平截面假定,混凝土顶底板主要承受弯矩,波纹钢腹板主要承受剪力。挠度计算结果略小于试验值,属于偏安全计算,误差原因主要是未考虑波纹钢腹板剪切变形对梁挠度影响。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗剪连接件受力分析与设计

在波形钢腹板PC组合箱梁中,波纹钢腹板PC组合箱梁的受力性能取决于剪力连接件的工作性能.在介绍波形钢腹板PC组合箱梁常用剪力连接件的构造以及设计计算的基础上,结合某大跨径波形钢腹板PC组合箱梁的设计实例,采用国内相关地方规范,进行了Twin-PBL及S-PBL剪力连接件的设计计算.结果表明:PC箱梁采用的Twin-PBL连接件及S-PBL连接件符合相关规范的要求,能够满足波形钢腹板及混凝土顶底板之间的抗剪和抗滑移需求.     

波纹钢腹板组合框架抗火性能研究

为深入认识波纹钢腹板组合框架这种新型装配式结构体系的耐火能力,对其抗火性能进行了有限元模拟和分析。考虑波纹钢腹板界面特征,建立了框架温度场和热力耦合分析模型,并验证了模型的合理性。分析了框架截面温度场分布特征,以及梁火灾荷载比、柱火灾荷载比、线刚度比、配筋率、耐火保护层对波纹钢腹板组合框架结构耐火性能的影响。研究结果表明：在火灾过程中,波纹钢腹板组合柱温度分布呈现梅花状;框架在火灾下的破坏模式主要为柱破坏,框架柱呈现C型弯曲破坏;柱轴压比、梁柱线刚度比、梁荷载比对框架的耐火极限存在不同程度的影响,而配筋率影响很小;工程中常用参数范围无耐火保护情况下,框架耐火极限一般小于60 min。研究结果可供此类结构抗火设计参考。     

简支薄壁钢箱梁的畸变效应研究

薄壁钢箱梁抗弯刚度和抗扭刚度大、安装养护方便、轻巧美观,在公路交通中广泛应用。而钢箱梁壁厚较薄,因此钢箱梁的畸变效应研究变得比较重要,此前多数文献仅就横隔板的设置对钢箱梁的畸变效应进行过研究,而对钢箱梁的其他几何特征参数对钢箱梁畸变效应影响的研究很少。通过有限元软件就简支钢箱梁采用壳单元分析其畸变效应,发现除跨中设置的横隔板对箱梁效应明显外,箱梁的宽高比及箱梁顶板与腹板的夹角对箱梁的畸变效应也很明显。     

基于部分抗剪的钢箱梁横向分块施工效应分析

为了研究横向分块施工造成的抗剪刚度减弱且分布不均对分块钢箱梁受力特性的影响,针对分块后不对称开口薄壁构件顶、底板之间部分抗剪的力学特性,引入考虑界面滑移的组合结构理论,建立变形和应力的解析分析方法. 基于典型等截面单箱多室钢箱梁截面设计参数的统计规律进一步归并结构尺寸参数,建立以桥梁跨度、分段长度和抗剪刚度等关键参数为基本变量的变形计算公式. 通过影响参数分析,提出能够应用于不同跨度钢箱梁的分块施工方法. 结果表明,当分段长度增大到40 m以上时,必须采用抗剪临时撑增大抗剪刚度,或采用临时支点加固,以减小变形、控制施工质量.     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明：均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7％,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9％～28.1％,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0％。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

干寒地区新型波形钢腹板组合箱梁温度效应分析

为探索干寒地区新型波形钢腹板组合箱梁的温度场分布特征和温度效应,弥补现行规范中缺乏其温度梯度模式定义的不足,以西北干寒地区某新型波形钢腹板组合箱梁为研究对象,采用现场温度观测数据,分析该新型组合结构在日照作用下的温度分布规律,并运用最小二乘法拟合,提出其2维温度梯度模式;建立新型波形钢腹板组合箱梁全桥精细化有限元模型,...     

无横隔板预应力混凝土箱梁桥整桥试验研究

纸店沙河大桥为无横隔板预应力混凝土箱梁,只通过桥面构造改善横向连接,为验证其受力性能能否满足整体刚度,实现荷载的横向传递,将跨径35 m先张法预应力混凝土轻型、薄壁、闭口箱型断面运用到简支梁桥上,通过各种工况的整桥试验分析,结果表明,通过桥面铺装双层钢筋网与主梁伸出梁顶的交叉钢筋梅花形点焊成钢筋骨架及箱梁翼板间加强钢筋与二道焊接钢板来实现横向联系是可行的.     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

开口钢箱梁的顶推工法

针对传统的钢箱梁顶推施工中因箱体自重过大而导致局部屈曲的问题,提出了无顶板的开口钢箱梁顶推施工方案.基于ABAQUS软件分析了开口钢箱梁模型在顶推过程中的应力和应变,对跨中处梁段的弯曲失稳情况进行了后屈曲分析.结果表明,开口梁顶推过程中的应力和应变均在材料的允许范围以内,结构的稳定性能够得到保证;开口梁的顶推工法能够减小钢箱梁顶推过程中箱体的自重,通过调节支承的高度可以很好地解决最大悬臂段由于起拱现象导致的支承所受应力过大的问题.     

分阶段施工中钢箱梁制造参数的通用计算方法

为了精确计算分阶段施工中钢箱梁制造参数,形成简便统一的求解思路,基于安装时节段间交界面实现平顺对接的思想,直接根据结构累计位移确定已安装、待安装节段桥位现场的相对位置关系,以设计成桥状态下节段形心处梁长为基准,提出分阶段施工钢箱梁桥节段间制造夹角、顶底板长度制造参数的通用计算方法. 将该方法应用于三跨钢箱连续梁桥大节段吊装施工,准确计算各小节段钢箱梁制造参数,并精准修正大节段接缝处顶底板加工长度. 结果表明：制造完成后各小节段钢箱梁交界面焊缝宽度均匀一致,现场安装时大节段钢箱梁端面实现精准匹配,合龙后主梁线形与设计线形吻合良好,验证了所提方法的正确性.