波形钢腹板—混凝土组合桥梁研究的新进展

阐述了波形钢腹板PC箱梁桥的结构特点,概括了国内外在波形钢腹板箱梁偏载作用下力学性能研究、箱梁弯曲承载能力研究、钢腹板与顶底板混凝土连接形式研究、波形钢腹板稳定性研究及体外预应力筋的参数分析等方面的研究现状.给出了部分国内外此类桥梁一览表,归纳了波形钢腹板混凝土组合桥梁的最新桥型发展趋势,最后指出了波形钢腹板-混凝土组合桥梁需进一步深入研究的方向.     

波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯性能研究

针对波形钢腹板组合板梁桥,为研究负弯矩区关键设计参数和极限抗弯承载能力计算方法,以某三跨波形钢腹板组合板梁桥为背景,采用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区的受力性能,基于参数敏感性分析明确了负弯矩区钢梁设计参数的合理取值范围,揭示了波形钢腹板组合板梁桥负弯矩区抗弯特性,提出适用于波形钢腹板组合板梁桥的负弯矩区抗弯计算方法。结果表明：支点波形钢腹板厚度由抗剪及屈曲强度控制,负弯矩区受压下翼缘板宽厚比不宜大于28,波形钢腹板抗弯贡献仅约5.7%,实际工程中负弯矩区抗弯承载力计算可忽略波形钢腹板影响。     

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁结构在中国桥梁工程中的应用

介绍了波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁桥中波形钢腹板的设计方法,给出了中国在建和已建的该类桥梁结构中波形钢腹板的抗剪屈曲界限图,总结了中国在这种桥梁中所使用的几种抗剪连接件形式,并介绍了2种新型的抗剪连接件及2007年以来中国在建的4座波形钢腹板PC组合箱梁桥的结构及其特点,为今后这种结构的桥梁建设提供了有益的参考.     

无背索波形钢腹板部分斜拉桥波形钢腹板屈曲验算与分析

采用波形钢腹板局部屈曲强度、沿腹板高度方向的整体屈曲强度以及两者耦合屈曲强度的计算方法,得到3种屈曲强度远大于钢材的剪切屈服应力,即在其发生剪切屈服之前,波形钢腹板不会发生屈曲破坏。给出了局部屈曲形态和波形钢腹板应力计算结果,验证了设计选用12mm厚的波形钢腹板满足要求。     

波形钢腹板PC组合结构在桥梁中的应用

首先描述了波形钢腹板PC组合箱梁的发展及在我国的研究实践进展,然后具体阐述了波形钢腹板这种新型结构组合桥梁在东莞市麻涌水道大桥的应用分析,通过钢腹板的安装、连接及预应力体系控制,表明了该种组合式受力使桥梁抗屈曲及腹板抗剪能力得以有效提升,切实解决了传统箱梁腹板开裂的通病.     

30m波形钢腹板箱梁桥设计与计算

波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型的组合梁桥,它采用波形钢腹板代替原有的混凝土腹板,相比与传统的混凝土箱梁桥,它具有减轻箱梁自重,提高预应力效率和简化施工步骤等优点,具有很高的研究价值。文章针对一座30m跨径的波形钢腹板箱梁桥,确定梁高、预应力、荷载情况,采用Midas civil桥梁应用软件进行桥梁模型构造,并通过软件对桥梁模型进行力学特性计算分析,设计出合理的梁桥。再通过手算,验算设计桥梁波形钢腹板屈曲安全性和桥梁极限荷载剪应力。最终得到30m波形钢腹板组合箱梁桥的设计方案,并总结分析波形钢腹板箱梁桥的应用前景。     

波形腹板梁在小片荷载作用下的承载力

波形钢板由于具有良好的属性,从19世纪20年代便开始在实际工程中广泛应用。近20年内,波形钢板在钢腹板和组合桥中应用得越来越多。当桥梁采用逐步架设时,薄钢腹板可能发生屈曲。基于前期试验,建立数值模型。进行数值分析,确定梁在小片荷载作用下的承载力,并确定和研究影响承载力和结构性能的几何参数。文献中的设计公式是基于桥梁结构归纳出的,根据试验及数值分析结果对其进行改进。     

波形钢腹板呼吸疲劳试验及应力场分布研究

针对波形钢腹板呼吸疲劳行为,开展了腹板剪切屈曲为控制失效模式的梁疲劳试验及有限元模拟,分析了相关疲劳裂纹开展模式、影响参数及疲劳强度。结果表明:腹板呼吸状态下波形钢腹板的疲劳裂纹均沿剪切屈曲所致最大面外变形方向扩展,同时波形钢腹板平直段与倾斜段交界部位也存在沿竖向疲劳裂纹扩展。剪切应力最大区域与试验梁疲劳裂纹萌生部位较为相近,可作为腹板呼吸效应板面控制因素;波形角对子板应力集中影响显著。采用平直腹板钢板梁的细节曲线可能高估呼吸状态下波形钢腹板梁的疲劳强度。合理考虑裂纹长度及应力集中的断裂力学方法对发生呼吸疲劳的波形钢腹板梁疲劳寿命预测较为有效。     

大跨度变截面波形钢腹板组合箱梁抗扭性能研究

以某波形钢腹板组合箱梁桥为工程背景,建立三维有限元模型,以结构形式、墩高、墩高差以及波形钢腹板的厚度布置方式为变量,研究了这些变量对波形钢腹板组合箱梁桥抗扭性能的影响。研究结果表明扭转正应力的最大值主要出现在跨中截面附近,在桥墩截面附近也有较大的扭转正应力;波形钢腹板连续刚构桥的桥墩不高时,抗扭性能接近于波形钢腹板连续梁桥;波形钢腹板连续刚构桥的抗扭性能与墩高、墩高差成反比;波形钢腹板变厚度布置相比于采用最大厚度等厚度布置可以有效保证桥梁抗扭性能的同时减小桥梁运营过程中的挠度,另外还可以节省钢材。     

波形钢腹板组合刚构桥墩-梁结合部受力性能试验研究

由波形钢腹板组合梁和钢筋混凝土桥墩所构成的组合刚构桥,可以综合组合结构与刚构桥的优势,具有跨越能力强、长期性能好和施工方便等优势,是适用于高烈度地震区大跨桥梁的一种新型结构形式。本文对波形钢腹板组合梁刚构桥墩梁结合部以及墩顶位置组合梁负弯矩区的受力性能进行了试验研究。试验表明,此类墩-梁固结节点具有良好的承载力、刚度、耗能能力、延性以及变形恢复能力,抗震性能良好;波形钢腹板组合梁负弯矩区开裂荷载较高,裂缝分布较均匀,抗剪连接件性能可靠,正应力横向分布均匀。同时,还分析了腹板内衬混凝土对截面正应变分布的影响以及波形钢腹板在不同荷载水平下对组合梁抗剪强度的贡献,并建议了波形钢腹板在节点区混凝土内的锚固深度。     

波形钢腹板PC组合箱梁在玉春桥中的应用研究

针对一座波形钢腹板PC组合箱梁桥——玉春车行天桥,对其波形钢腹板和抗剪连接键的设计与构造进行了介绍,并对波形钢腹板和抗剪连接键的受力性能进行了计算分析,计算结果表明,在正常使用极限状态下,钢板的剪应力满足规范要求,且不会在钢板剪切屈服之前发生局部屈曲、整体屈曲或合成屈曲的破坏形式;剪力连接键的抗剪承载能力满足使用要求且具有较大的安全裕度。     

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥悬臂施工中钢腹板临时支撑方案比较

在悬臂施工的波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁桥中,为了施工安全,往往需要在钢腹板上设置一些临时性支撑结构。为了克服临时支架法需占用大量施工空间的缺点,提出一种由大刚度钢管组成的钢管支架法,该方法结构简单、空间占用小。对两种方案进行比较分析,采用三维有限元数值模拟法,分别进行静力分析和特征值计算。计算结果表明:虽然临时支架在钢-混组合箱梁桥的施工中有效,但在波形钢腹板(PC)组合箱梁桥的悬臂施工过程中并不能明显改善波形钢腹板的受力状态;而钢管支架能够有效地改善悬臂状态下波形钢腹板的受力状况。     

Shear strength of trapezoidal corrugated steel webs

Shear strength of trapezoidal corrugated steel webs is an important issue for the design of box girder bridges with trapezoidal corrugated steel webs. Eight H-shape steel girders with trapezoidal corrugated webs are firstly tested to investigate the shear behavior of webs. An extensive parametric study based on the linear elastic buckling analysis is then conducted to derive the simplified formula for calculating the elastic shear buckling strength of trapezoidal corrugated steel webs considering three different shear buckling modes. The proposed formula can give more satisfactory results for predicting the elastic shear buckling strength than some available formulae provided in the literature when compared with the numerical results. Furthermore, the nonlinear buckling analysis is conducted to intensively investigate the shear strength associated with initial geometric imperfections, and the formulae of the shear strength are proposed. Good agreements can be observed between the results calculated using the proposed prediction formula in this paper and the experimental results, and a design formula is also recommended for the routine shear design of trapezoidal corrugated steel webs.     

Shear buckling strength and design of curved corrugated steel webs for bridges

This paper presents the shear buckling strength and design of curved corrugated steel webs for bridges considering material inelasticity. The inelastic buckling strength is determined from buckling curves based on the proposed shear buckling parameter, which is a function of the elastic shear buckling strength of steel web and the material shear yielding strength. A finite element analysis is carried out to study the geometric parameters affecting the shear buckling strength of curved corrugated steel webs for bridges. Based on the numerical results, a shear buckling parameter formula is proposed with no need to calculate either local, global, or interactive buckling parameters. But it depends on the geometric properties of the curved corrugated web profile. Another formula is presented to maximize the shear buckling capacity of curved corrugated web. The proposed formulae agreed well with the published experimental data. The curved corrugated webs produce a tremendous increase in the shear buckling strength and considerable weight saving in regard to the corresponding trapezoidal corrugated webs. The corrugation angle has a considerable effect on the behavior of curved corrugated webs, where higher corrugation angles produce a tremendous increase in the shear buckling strength of curved corrugated webs. It was found that the proposed approach provides a good prediction for the shear buckling strength of curved corrugated steel webs of bridges.     

Shear strength and design of trapezoidally corrugated steel webs

Due to the accordion effect, corrugated steel webs are only able to resist shear force. The shear force in the web can cause three different buckling modes: local, global and interactive shear buckling. Although several researchers have been investigating it, the shear buckling behavior of the corrugated webs has not yet been clearly explained, this leads to conservative design. This paper presents the shear strength and design of trapezoidally corrugated steel webs. Firstly, global shear buckling equations are rearranged in order to derive the global shear buckling coefficient. The interactive shear buckling coefficient and the shear buckling parameter for corrugated steel webs are then proposed based on the 1st order interactive buckling equation. The inelastic buckling strength is determined from the buckling curves based on the proposed shear buckling parameter. A series of tests are conducted to verify the proposed design equations. From the test results of this study and those provided by previous researchers, it was found that the proposed shear strengths provide good predictions for the shear strength of the corrugated steel webs.     

桥跨比对波纹钢腹板组合箱梁桥动力特性的影响

采用Midas建立某波纹钢腹板三跨连续梁桥有限元模型,分析不同桥跨比对该新型结构的动力特性的影响,从分析结果中提取振型模态及振动频率并进行数据对比,提出了合理的桥跨比范围,为实际设计波纹钢腹板箱梁桥提供参考。     

波形钢腹板对箱梁预应力效率的影响

为研究波形钢腹板对组合梁预应力导入效率的影响,推导波形钢腹板PC组合梁预应力导入效率的计算公式,并结合有限元方法,对不同几何参数的波形钢腹板PC组合梁的预应力导入率进行模拟研究。结果表明,波形钢腹板虽然对组合梁预应力效率有一定影响,但总的来说影响不大。在波形钢腹板不同几何参数中,对预应力效率影响最大的是波高,其次是波长。波形钢腹板厚度、波形钢腹板高度对预应力效率几乎没有影响,在波形钢腹板PC箱梁设计中可以不考虑二者的影响。     

波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究

波形钢腹板组合箱梁由于其力学性能和经济性能比普通箱梁优越而正被广泛地使用,本文介绍了计算波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞系数的能量变分法,用有限元分析软件ANSYS进行了波形钢腹板组合箱梁桥的建模,并采用能量变分法的结果加以验证。结果表明采用有限元法模拟波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应效果较好,分析了波形钢腹板组合箱梁桥横桥向和纵桥向剪力滞系数的变化规律。     

波形钢腹板PC组合箱梁的剪滞效应特性分析

由于波形钢腹板相对于混凝土腹板的独特优点,在国外得到比较广泛的应用,在我国已建成两座波形钢腹板箱梁桥。就波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行分析,并与混凝土箱梁作比较,说明两者在腹板与顶板、底板连接处剪力滞效应的区别。还对泼河大桥桥跨结构作剪力滞效应的分析。     

单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变分析及试验研究

为研究单箱三室波形钢腹板箱梁悬臂状态下的扭转与畸变性能,以乌曼斯基第二理论和箱梁理论为基础,考虑了波形钢腹板的褶皱效应对箱梁纵向刚度的影响,推导了单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变微分方程,并采用初参数法及弹性地基梁比拟法求解了约束扭转和畸变产生的翘曲正应力和剪应力计算式。通过1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁进行了偏载和对称加载试验,验证了扭转与畸变翘曲应力计算公式的正确性。最后,利用推导的理论模型,分析了梁高、箱室宽度及波形钢腹板厚度等参数对偏载作用下单箱三室波形钢腹板组合箱梁截面翘曲应力的影响。研究结果表明:提出的理论计算公式可用于准确计算单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变效应;悬臂梁翘曲正应力主要由畸变变形引起,而约束扭转主要产生翘曲剪应力,且悬臂梁扭转和畸变产生的翘曲正应力值和剪应力值与弯曲正应力和剪应力的比值较大,因此,单箱三室波形钢腹板悬臂状态下扭转和畸变产生的翘曲正应力和剪应力不可忽略;梁高和箱室宽度对单箱三室波形钢腹板的翘曲应力影响较为显著,波形钢腹板厚度对其几乎没影响。