钢板-混凝土组合结构桥塔研究及应用综述

桥塔是大跨缆索支承桥梁中重要的受力构件，尤其是多塔斜拉桥中塔对刚度和承载力同时提出了较高的要求。钢板-混凝土组合结构桥塔丰富了桥塔结构形式的选择，对于解决多塔斜拉桥中塔刚度不足等关键技术问题具有重要意义。首先对组合结构桥塔的整体应用现状进行调研汇总，目前组合结构在桥塔中多作为局部结构或以钢管混凝土结构形式应用于中小跨径桥梁，大跨径缆索支承桥梁中需要的大截面尺寸钢板-混凝土组合桥塔目前研究较为缺乏。对保证钢、混凝土协同工作性能的连接件及双钢板-混凝土组合结构形式的已有研究和现状进行了调研分析，现有小尺度组合结构试验及常规连接件研究成果不适用于组合桥塔，有待针对桥塔受力特性开展进一步研究。提出双钢板-混凝土组合结构桥塔及薄开孔板连接件，通过试验研究及理论分析研究给出了组合桥塔受力机理及设计理论。最后，结合依托工程南京五桥经验提出组合结构桥塔设计建议及方法，组合桥塔在算例分析中与混凝土桥塔、钢桥塔相比显示出了在受力性能、经济性能及施工便利性方面的优势。研究与实践均表明，新型组合结构桥塔体系具有较为显著的性能优势，取得了令人满意的综合经济效益，为大跨缆索支承桥梁工程建设提供了崭新的思路和选择，...     

用于分析钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下非线性反应的“分层筒”模型

为了弥补现有关于钢管混凝土柱抗扭性能分析理论的缺陷,建立了钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下全过程分析的分层筒理论模型。以几何方程、材料本构方程和平衡方程三大力学方程为基础,引入了截面扭率和各层筒的剪应变之间的线性剪应变分布假设,并结合已有的成熟的混凝土材料本构模型,使所采用的混凝土本构模型能够同时考虑钢管约束效应和混凝土受压软化效应。然后编制了钢管混凝土柱在轴力-扭矩复合作用下的全过程受力性能分析程序,并进行了充分的试验验证。提出的分层筒模型可为全面分析钢管混凝土柱的抗扭性能提供理论模型基础。     

武汉中心伸臂桁架-核心筒剪力墙节点抗震性能试验研究

结合武汉中心超高层结构设计,对伸臂桁架-核心筒剪力墙节点进行拟静力试验。节点按构造分为钢板外包式和钢板内嵌式两种,通过对两类试件进行低周往复试验,对节点的承载力、刚度、延性和耗能能力进行分析,结果表明,试验采用的两种不同构造形式的伸臂桁架-核心筒剪力墙节点均具有良好的承载能力、延性和耗能能力,抗震性能优越。同时,对两种节点构造从施工工艺、破坏模式及混凝土裂缝开展情况等方面进行对比,结果表明,外包钢板构造优于内嵌钢板构造,其施工更为便捷,稳定承载力更高,混凝土剪力墙裂缝较少。本文研究成果为武汉中心超高层建筑结构加强层设计提供重要依据,可为伸臂桁架-核心筒剪力墙节点在超高层建筑结构中的应用提供参考。     

钢板-混凝土组合板受弯性能试验研究

以钢板代替受力钢筋,通过栓钉将外侧钢板与内部混凝土板相连,二者共同作用形成钢板-混凝土组合板。根据钢板布置形式的不同,可将钢板-混凝土组合板分为单面钢板-混凝土组合板（SSC）和双面钢板-混凝土组合板（DSC）。通过对4个SSC试件和3个DSC试件的受弯试验研究,分析了不同钢板厚度、抗剪连接程度以及构造钢筋配置对组合板受弯性能和破坏形态的影响。试验结果表明,按完全抗剪连接设计的试件破坏形态与适筋梁相似,具有良好的受弯承载能力和延性;当受拉区钢板采用部分抗剪连接设计时,剪跨区栓钉易剪断导致承载力明显降低;当受压区钢板采用部分抗剪连接设计时,顶层钢板易发生局部屈曲,导致试件承载力和延性有所降低。基于试验结果,给出了钢板-混凝土组合板的受弯承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固端模型试验研究

以桃花峪黄河大桥为工程背景,开展自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固结构的缩尺模型试验研究,采用ABAQUS程序,建立了缩尺模型试验的精细有限元模型。试验研究表明:后锚板的荷载-应力曲线存在阶梯状分布特点,呈现沿后锚板、前锚板至顶板、纵隔板逐渐衰弱的规律,说明在缩尺模型试验中存在显著的圣维南现象。将有限元分析结果与试验结果对比分析,二者吻合良好,精细有限元模型能够较好地模拟缩尺模型试验。桃花峪黄河大桥主缆锚固结构设计合理,安全储备高。     

基于Zigbee技术的顶板离层仪网络研究

针对目前煤矿使用的顶板离层仪类型,以及根据顶板离层的测量原理和实际中工作人员记录顶板离层数据的方式,文章创新性地提出了采用Zigbee技术进行数据的传输;利用分站和每个测量点处的顶板离层仪构成了无线传感网络,通过分站人机交互界面就可对矿井巷道顶板离层的状态进行实时监测,实现了顶板离层监测的自动化和网络化;采用了分段式数字电容传感器,提高了产品整体测量精度,降低了成本。     

改进型波形钢腹板组合箱梁试验研究

传统的波形钢腹板组合箱梁多采用开孔钢板连接件,其存在下翼缘混凝土板需要支模且浇筑困难,正弯矩区下翼缘混凝土板容易开裂等问题。基于此,提出了将钢梁下翼缘置于混凝土底板下侧以及用钢板代替混凝土受拉底板两种改进构造形式,并完成了4个波形钢腹板组合箱梁试件的静力试验,研究其承载能力、刚度、裂缝发展、应变分布等受力特征。试验结果表明,钢梁下翼缘置于混凝土底板下侧的试件,其抗裂性能、承载力和刚度均明显高于传统构造的试件;对于取消混凝土下翼缘及预应力的试件,其仍具有足够的承载力和刚度,但自质量显著降低且可避免开裂,应用于桥梁正弯矩区具有较大优势。经济指标对比分析表明,在连续组合箱梁桥中采用文中提出的改进构造形式,能够产生良好的经济技术效益。     

表层混凝土电阻率法检定栓钉腐蚀的适用性研究

用钢筋腐蚀检测中常用的表层混凝土电阻率检定法,对自然暴露7年的组合构件中的栓钉腐蚀进行了检测研究,对比破损检查结果发现,表层混凝土电阻率法不适于组合结构中栓钉腐蚀的检测和腐蚀状态判定。     

矩形钢管混凝土柱在扭矩作用下的截面剪应变场研究

对矩形截面钢管混凝土柱在纯扭和压扭荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,得到了矩形截面钢管混凝土柱的扭矩-扭转角滞回曲线。基于材料力学基本原理建立了纤维梁截面扭率和纤维剪应变间的关系,进而对矩形截面钢管混凝土柱在扭矩作用下的截面剪应变场分布规律进行了分析,并建立了三维精细有限元模型进行精度验证,最后给出了钢管混凝土柱截面扭率和截面纤维剪应变间关系的矩阵表达,引入了考虑扭转效应的纤维梁模型,使该模型能够用于分析矩形截面钢管混凝土柱在扭矩作用下的非线性反应。与试验结果的对比表明,考虑扭转效应的纤维梁模型在分析矩形截面往复扭矩荷载作用下的受力行为时具有较高的求解精度和求解效率,可为分析不同类型结构体系在地震复杂受力状态下的动力反应提供依据。     

青岛万邦中心倒Y形空间转换组合节点试验研究

青岛万邦中心1#楼高度为232.4m,采用钢-混凝土混合结构,整体体系为斜撑框架-核心筒结构。其中,地上层10一个角柱由倒Y形空间斜柱转换结构承托,其受力复杂,节点区焊缝较多,为验证其受力性能,采用两个1∶5缩尺节点模型进行试验研究。结果表明转换节点的核心区未出现明显破坏,主要转换构件处于弹性状态且应力水平较低,主要破坏发生于钢梁端部,说明钢端是节点中的薄弱环节,且受力十分复杂,最终设计加大了梁截面。