钢-混凝土组合梁桥沥青混凝土铺装层力学响应

采用有限元分析方法,在考虑桥梁整体变形与局部车轮荷载共同作用的条件下,对钢-混凝土组合梁桥桥面铺装体系进行了力学分析,并与普通路面结构计算模型进行对比,总结出钢-混凝土组合梁桥桥面铺装受力特点,找出了最不利轮载作用位置,确定了铺装层设计控制指标,为钢-混凝土组合梁桥桥面铺装受力分析提供了理论基础。     

某3×30m钢板组合梁桥计算分析

钢板组合梁桥是一种新兴的钢-混组合结构桥梁,其结构形式为顶板为混凝土结构,下部为工字钢。在混凝土顶板发生徐变、收缩时,钢腹板可自由伸缩。文章以某30m工字钢五主梁组合梁桥为设计背景,介绍了钢板组合梁桥的构造特征以及优势,并且借助桥梁工程计算软件迈达斯对其进行数值建模,对该类桥梁的力学特性进行计算分析,结果表明,主梁的弯曲应力主要由混凝土顶板承受,而剪应力主要由工字钢腹板承受;模拟成桥后的受力状态,进行了顶板正应力验算,抗剪连接件的设计验算,以及竖向挠度验算。     

钢桁腹预应力混凝土箱梁桥的设计应用

钢桁腹预应力混凝土箱梁桥是采用桁式钢腹杆代替混凝土箱梁中混凝土腹板而形成的一种新型组合结构桥梁。介绍了这种桥型的发展、应用、结构特点及节点构造,并举例介绍了国内第1座钢桁腹预应力混凝土连续箱梁桥的设计情况,供工程设计人员参考。     

钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展

钢-混凝土组合结构桥梁近年来在我国得到了迅速的发展。在传统桥梁结构形式的基础上,发展多种新型组合结构桥梁形式,拓宽组合结构桥梁的应用领域。介绍近年来在钢-混凝土组合结构桥梁方面的最新研究进展,内容包括波形钢腹板组合梁桥、槽型钢-混凝土组合梁桥、钢-混凝土组合刚构桥、双重组合作用连续组合梁桥和大跨斜拉桥组合桥面系。通过对传统结构形式的改进和发展,可充分发挥组合结构桥梁的综合优势,研究结果表明,钢-混凝土组合结构桥梁具有广阔的推广应用前景。     

整体预制钢-混凝土组合梁桥合理结构研究

为了在中小跨径桥梁中推广使用钢-混凝土组合结构桥梁,提高桥梁的工业化建造水平和组合梁桥的装配化程度,提出了一种整体预制钢-混凝土组合梁桥结构。结合常用的中小跨径的需求,考虑公路运输条件和吊装能力,构建了整体预制钢-混组合梁结构基本单元,并提出了单元之间的连接方式,进一步形成整体桥梁。计算分析表明:所提出的整体预制钢-混组合梁,在受力性能方面均优于传统分离预制钢-混组合梁,在全寿命周期的经济性能方面优于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁,在施工性能方面相比于现有的预制混凝土箱梁、预制混凝土T形梁以及分离预制钢-混组合梁会明显提高施工效率、缩短施工工期,而且更容易保证施工质量,为桥梁工程提供了一种结构合理、施工便捷的结构形式。     

快速建造的钢混组合连续刚构桥装配方法及力学性能影响研究

为研究全装配式钢桁-混凝土组合连续刚构桥应用于特大跨径时的合理装配工序,揭示不同装配工序对桥梁结构性能的影响,建立了l=386m的装配式组合连续刚构桥有限元模型,模拟了6种不同的钢桁、预制桥面板安装工序以及钢混组合结整时机,以分析比较桥面板与钢桁的装配顺序、钢混焊接结整顺序对于桥梁跨中挠度、钢桁上下弦杆应力以及预应力度的影响。计算结果表明：桥面板与钢桁分节段同步施工时,可减小桥梁的上下弦杆应力和跨中挠度值,并提高刚度。但是同时会降低预应力度;桥道板分段焊接在跨中挠度值和上下弦杆应力方面表现出更好的性能,可以平均减小跨中挠度值29.90%,并平均减小上下弦杆应力35.49%,而且能够有效减小靠近桥墩节段的预应力损失;桥道板与钢桁分多段同步施工,合龙后一次性焊接桥道板不仅能保证预应力损失较小,还能提高全桥刚度,因此可推荐为特大跨全装配式钢桁-混凝土连续刚构桥优化施工装配方案,研究结果可为全装配式钢混组合梁桥推广应用提供技术参考。     

变截面钢桁腹混凝土组合梁-钢腹杆剪应力计算

基于弹性梁微元法,考虑混凝土顶底板对组合梁的抗剪贡献,在轴力、剪力及弯矩共同作用下,推导变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算公式,并结合算例和有限元进行验证,对比分析在集中荷载作用下理论值与有限元值的相对误差,验证计算公式的适用性。研究结果表明：解析法和有限元法计算结果吻合良好,在变截面钢桁腹-混凝土组合梁剪应力计算中变截面效应的影响不可忽略。在集中荷载作用下,等截面梁与变截面梁等效钢腹板的承剪比最大差值约79.75%;从悬臂梁端部到根部,钢腹杆的剪应力在减小,钢腹杆的承剪比从81.48%降低至10.90%。     

FRP-胶合木-UHPC组合梁桥设计与试验

为适应我国桥梁建设环境友好转型发展的需要,并针对传统木-混凝土组合梁自重大、长期变形大及耐久性不足,难以应用到中等跨径桥梁的问题,提出一种可整体预制、整跨吊装的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥。对20m、30m跨径的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥试设计,并与同等跨径的传统木 混凝土组合梁桥和预应力混凝土梁桥进行材料用量和经济性的对比;对30m跨径的试设计桥梁进行荷载组合效应计算,根据计算结果以中国桥梁设计规范为基础,同时参考欧洲规范5,基于弹性设计法对FRP-胶合木-UHPC组合梁桥的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算;对30m跨径的试设计桥梁按照纵向1∶5的比例缩尺,设计制作了2根试验梁模型,并进行试验研究。研究结果表明：20m跨径的试设计桥梁的自重分别减至传统木-混凝土组合梁和预应力混凝土梁的72.7%和48.0%,全寿命造价分别为二者的79.1%及106.4%;30m跨径的试设计桥梁的自重减至预应力混凝土梁的49.3%,全寿命造价为它的134.0%;试设计FRP-胶合木-UHPC组合梁桥具有足够的抗弯与抗剪承载力,活载作用下的结构挠度小于限值,满足工程受力要求;按照欧洲规范5进行设计,结构具有较大安全储备,理论计算偏安全;FRP的植入使组合梁的极限承载能力提高了约8.6%,并能改善其破坏形态、提高延性。     

一种新型钢腹板箱梁结构的受力特性研究

针对新型结构——栅栏式钢腹板混凝土组合箱梁,运用ABAQUS有限元软件进行新型组合箱梁桥和普通PC箱梁桥的模拟计算,对比研究新型结构的受力情况。对主梁重点建模,采用实体单元模拟混凝土上、下底板,采用壳单元模拟栅栏式钢腹板结构,计算设计荷载条件下梁的内力效应值。通过比较两种主梁的内力,研究新型组合梁的受力特性,发现新梁抗弯、剪能力更强,经济性更好,结构更合理。     

钢桁-混凝土组合结构桥梁耐火性能研究

为研究钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能，选取公路交通简支下承式钢桁-混凝土组合结构桥梁为研究对象，建立了经试验验证的钢桁-混凝土组合结构桥梁三维实体非线性分析模型，研究其在桥下(下部)和桥面(上部)遭遇碳氢火灾时的温度空间分布特征，计算得到桥梁在不同受火长度和受火时间(下部受火)、不同受火位置(上部受火)影响下的挠度、承载能力的变化规律，给出不同火灾场景下的耐火极限。研究结果表明：受火长度和受火位置显著影响钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能；当桥下受火时，受火长度从L/20(L为计算跨径)增至L/4,钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火时间从大于60 min缩短至27 min,且挠度变形更为显著；当桥下20 m范围内受火45 min后，其承载力和结构刚度分别降低至常温下的72%和32%;桥面全车道和边车道受火均会使钢桁-混凝土组合结构桥梁先上挠后下挠，其耐火时间分别为25 min和31 min;边车道受火会使桥梁出现高温扭转变形；当全车道受火23 min后，其承载力和结构刚度分别降低至常温下的25%和10%;增大主桁高度可有效提高钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能，用箱形截面斜杆替换工字形...     

钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变效应分析

为研究钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变效应,根据其结构特性和力学特性,考虑共同工作区对组合箱梁腹杆纵向刚度的贡献,提出一种更适用于该类组合箱梁的畸变扇性坐标分布模式。采用新畸变中心定义符合钢桁腹-混凝土组合箱梁畸变变形特征的畸变角,应用能量变分法建立畸变控制微分方程,并给出包含Krylov函数的初参数解。结合数值算例,分析钢桁腹-混凝土组合箱梁在均布畸变荷载作用下的畸变翘曲正应力,并通过有限元软件ANSYS验证所推导理论的正确性。通过改变腹杆壁厚、俯角等关键参数,探究其对畸变内力的影响规律。结果表明：按该方法揭示的钢桁腹-混凝土组合箱梁的畸变应力分布规律与ANSYS计算结果吻合良好;横向畸变框架刚度是影响此类箱梁畸变效应的主要因素,且其对钢腹杆几何特性参数较为敏感。     

宽箱组合梁桥施工过程中受力的有限元仿真分析

宽箱组合梁的混凝土桥面板宽度很大,桥梁施工过程复杂,结构不满足平截面假定,用梁理论难以分析结构的受力。利用ANSYS有限元程序建立宽箱组合梁的板壳和实体模型,采用荷载增量步骤技术和单元生死技术,实现桥梁从施工到成桥全过程的受力仿真分析。结合某一五跨连续组合箱梁桥,根据施工顺序详细介绍对其仿真分析的方法。计算结果表明,该方法能够十分精确地模拟构件实际受力全过程,为多跨组合梁桥施工方案的选取提供了一种有效的验证手段。     

钢-混凝土组合梁桥桥面板施工方式影响研究

为研究大跨度简支钢-混凝土组合梁桥桥面板施工成型方式对桥梁结构整体受力的影响,使用有限元分析MIDAS CIVIL分析对比了桥面板浇筑成型时槽型钢梁下有支撑方式:下设满堂支架或跨中设置临时支墩,无支撑方式:一次浇筑桥面板或桥面板分段浇筑成型等施工方式对桥梁各构件受力状态的影响。研究表明:桥面板浇筑成型时钢梁下有支撑的施工方式将增大桥面板压应力,降低槽型钢箱顶底应力,充分发挥混凝土桥面板的抗压性能和钢梁部分的抗拉性能,可有效节约材料用量提高结构安全性,且两种有支撑施工方式对结构受力影响差异不大,而直接在钢梁上分段浇筑成型桥面板相比箱下有支撑方式钢结构部分应力水平增长可控,可适应地形陡峭等无设置中间支撑的情况。所得结论可供大跨度简支钢-混凝土组合梁桥设计施工所参考。     

钢-混凝土组合桥梁地震响应分析

为探究高烈度区钢-混凝土组合梁桥主梁的地震响应，以主河槽桥为依托，采用反应谱法和时程分析法，开展桥梁结构的地震响应分析，主要为地震作用下钢混组合梁主梁的位移和内力响应。研究结果表明：主梁的自振频率较大，槽型钢-混凝土组合桥梁的主梁具有较大的刚度；在纵向、横向和竖向地震分别作用下，钢-混凝土组合桥梁的位移响应和内力响应均比较大，对桥梁抗震设计不利，需对桥梁的地震响应做出设计对策；在纵向+竖向和横向+竖向地震作用下，主梁两端的位移响应较大，内力响应分配不合理，固定支座位置的主梁内力较大，整体上对桥梁结构的抗震设计不利。     

组合梁截面尺寸优化分析

组合梁桥是未来桥梁的发展趋势。针对最大限度地发挥组合梁材料性能、组合梁截面尺寸最优化问题,采用有限元软件建立组合梁参数化有限元模型,分析了钢梁腹板高、腹板厚、翼缘板厚及混凝土板厚对组合梁受力的影响。该方法在满足受力要求的前提下可进一步优化组合梁截面尺寸,避免不必要的浪费。     

敞开式钢管—混凝土桁架组合梁桥设计

结合某项目中单跨70 m敞开式—混凝土桁架组合梁桥的应用,运用有限元软件MIDAS建立全桥有限元模型,首先对桥梁成桥阶段进行静力分析,其次对成桥阶段进行稳定性分析,得出该类桥梁在设计过程中需解决的重点问题,对敞开式桁架组合梁桥的设计进行分析和探索,以期敞开式桁架组合梁桥能更好、更多样的发展。     

新型预制装配式钢混组合梁桥关键施工技术研究

钢-混凝土板组合梁桥预制装配技术是一种在工厂预制墩柱、盖梁、钢梁和混凝土桥面板,再运至施工现场进行快速装配施工的一种新型组合桥梁施工技术.目前针对钢混组合梁桥的主梁预制装配施工的研究较多,而对桥梁墩柱、盖梁和主梁全预制装配施工综合分析的研究较少,故对桥梁主体结构全预制装配施工关键技术的研究具有重要意义.以全国首例多主梁...     

现浇混凝土桥面板的组合梁桥有限元分析

在钢-混凝土连续组合梁桥的施工当中,将会经历各种不同结构体系转化,其应力状态也将不断变化,结合Midas/Civil有限元软件,可实现钢-混凝土组合梁桥从施工到运营全过程的模拟,实现各阶段应力分析。本文结合3×50 m连续组合梁桥,介绍对其Midas/Civil建模的方法,计算结果表明该方法可以精确模拟出结构实际受力过程,为多跨组合梁桥提供一种建模分析方法。     

曲线双工字钢板组合梁桥受弯破坏全过程分析

为进一步研究中小跨径双主梁式钢板-混凝土组合梁桥的受力性能,探讨其在抗弯荷载作用下的承载能力及破坏模式,以曲率半径R=460 m的235 m桥跨结构为研究对象,采用非线性数值分析方法对结构进行受力全过程仿真分析,并以塑性铰方法对结构在特定荷载下的极限承载力及安全储备进行计算。结果表明:该方法能够较好地模拟钢板-混凝土组合梁在受弯破坏全过程中的整体非线性响应,且能够追踪全桥在逐渐加载过程中各构件的破坏路径;该钢板-混凝土组合梁的承载能力破坏过程是一个缓慢的延性变化过程,具有较高的安全储备。     

体外预应力钢-混凝土组合梁

在钢-混凝土组合梁中采用体外预应力技术,具有提高组合梁的刚度以及承载能力,减小混凝土的收缩徐变开裂,提高结构的耐久性等优点。近年来,国内已相继建造了采用体外预应力组合梁的城市桥梁和结构,但在体外预应力钢-混凝土组合梁的受力性能、施工和使用阶段的受荷机理以及设计和应用方面仍存在许多有待解决的问题。回顾了国内外体外预应力组合梁研究及应用进展,对一些关键技术进行了论述,可供研究及设计人员参考。