钢腹杆PC组合箱梁抗弯性能研究

以深圳南山大桥为工程背景，进行了钢腹杆组合箱梁的抗弯试验和空间有限元计算，对新型组合梁的受力全过程、结构破坏模式和极限承载力进行了分析。结果表明，其受力性能与混凝土箱梁大致相似，经历了弹性阶段、裂缝开展阶段、钢筋屈服阶段和结构失效阶段。对不同截面箱梁进行理论和有限元对比分析表明，PC箱梁、波形钢腹板PC组合箱梁和钢腹杆PC组合箱梁三者的承载力相近，钢腹杆PC组合箱梁的刚度相对较低。这表明由钢腹杆轴向伸缩引起的附加变形不可忽略。     

大跨度宽幅波形钢腹板组合连续箱梁0号块支架设计

波形钢腹板组合箱梁是一种钢-混凝土组合结构,由波形钢腹板代替混凝土箱梁腹板,形成整体受力的箱梁,充分利用了混凝土抗压、波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点,是一种经济、合理、高效的桥梁结构。以一处大跨度宽幅波形钢腹板组合连续箱梁0号块支架设计为例,阐述该支架设计要点。     

波形钢腹板数量对组合箱梁抗扭性能的影响研究

为了研究波形钢腹板的数量对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响,首先以波形钢腹板的数量为唯一变量,依据《公路波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计规范》(DB41/T 643-2010)建立波形钢腹板组合箱梁桥对比模型,对箱梁的抗扭性能进行理论分析,然后以卫河大桥为工程背景,建立实桥模型,对比研究实桥结构单箱单室箱梁与单箱三室箱梁的抗扭性能。理论模型分析中,随着波形钢腹板数量的增加,波形钢腹板组合箱梁的扭转正应力和扭转挠度均有一定程度的下降;实桥的扭转分析显示,偏心汽车荷载作用下,波形钢腹板连续箱梁桥的扭转正应力下降约25%,而扭转挠度下降不太明显。综合以上分析,增加波形钢腹板的数量可以在一定程度上提高波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能。     

波形钢腹板PC连续组合梁剪力滞效应研究

波形钢腹板不能抵抗轴向力作用,波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应与PC箱梁不同。依托一箱九室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,建立了有限元模型,分析了荷载作用下混凝土顶底板的剪力滞效应。结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁顶、底板均具有正剪力滞效应,顶板剪力滞更为明显;在支点具有横隔梁构造的情况下,箱梁跨中截面剪力滞较大,在设计时需要给予注意。     

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。     

加劲肋对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能影响研究

通过MIDAS FEA建立波形钢腹板组合箱梁的有限元模型,研究了加劲肋的宽度、厚度、布置的数量以及布置方式对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响。结果表明:波形钢腹板插入加劲肋可以对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能有较大提高;增大加劲肋的板厚、板宽以及增大加劲肋布置的数量可以提高波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能;相同宽度、高度、厚度的波形钢腹板加劲肋,采用双面布置会降低波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能。     

媒体重头文章概览

正《四川建筑科学研究》03/2016预应力钢-混凝土组合箱梁弯扭全过程研究为了探讨复合弯扭作用下预应力组合箱梁的受力特性,对其进行了弯扭全过程研究。通过引入预应力影响系数和弯矩影响系数,建立了开裂前预应力组合箱梁复合弯扭作用下扭矩、扭转角计算公式。由受力平衡条件和变形条件,建立了开裂后预应力组合箱梁复合弯扭作用下的非线性全过程分析方法。结合试验研究,给出     

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.     

波形钢腹板PC组合箱梁力学特性分析

以30 m跨径波形钢腹板桥的设计图纸为依据,进行了试验梁的设计与制作,通过理论分析方法,研究了波形钢腹板PC组合箱梁的力学特性,分析了组合箱梁的正应变分布以及钢腹板的剪切破坏形式,并总结了波形钢腹板组合箱梁桥的受力性能,为波形钢腹板组合箱梁结构的分析设计提供参考。     

静载作用下单箱八室波形钢腹板PC箱梁桥腹板剪力分配规律研究

波纹钢腹板PC组合箱梁桥在国内外应用广泛,但针对大跨径、复杂截面工程的实际力学性能,仍需要进一步深入研究。为探究对称（偏心）荷载作用下波形钢腹板PC箱梁桥多道波形腹板间剪力分配规律,判断个别腹板可能出现的极端受力状态,针对郑州市某工程单箱八室变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥进行实桥试验研究,并建立实桥有限元模型,通过静载试验现场实测数据,得出其不同腹板间的剪应力分配规律,并与有限元计算分析结果相互验证。研究结果可为工程设计中明确不同状况下腹板配置差异和消除工程隐患提供参考。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗扭性能试验

通过试验的方法,研究波形钢腹板PC组合箱梁在偏心荷载作用下,挠度、横向位移、刚性扭转角、箱梁截面的翘曲应变、翘曲应力及波形钢腹板的附加剪应力的分布规律,以了解悬臂波形钢腹板PC组合箱梁在扭转作用下的力学性能。研究表明:波形钢腹板翘曲应变很小,可忽略不计;翘曲应力在底板上呈现明显的直线分布规律,且最大值出现在底板的角点处;波形钢腹板上的剪应力分布较均匀,附加剪应力在腹板上的分布也有类似的规律。     

波形或桁架式钢腹板的预应力钢混组合桥主梁的安全性能和使用性能评估

在许多国家,预应力混凝土箱梁被认为是中等跨径(30～50m)混凝土梁最有效的结构形式。但是当混凝土梁的单跨长度超过50m时,相对钢梁,混凝土箱梁自重问题成为其最大约束。因此,在韩国,中等跨径桥梁主要采用钢箱梁。在20世纪,研究者们多次尝试提高预应力混凝土箱梁结构的有效性,最终采用混凝土-钢混合梁以减轻结构自重。但是,混合桥采用不同类型钢腹板及不同连接形式,会引起结构安全性能和使用性能的变化。为了全面了解钢腹板梁及钢腹板连接形式的性能,对5根带腹板的预应力混凝土梁进行静力荷载试验。这5根试件中,有2根混合梁采用波形钢腹板,而另3根采用桁架式钢腹板。结果显示:通过加强钢腹板与预应力筋的连接节点,可以改善使用性能相关问题(开裂荷载和挠度)及安全性能相关问题(刚度和极限承载力)。     

Nonlinear analysis for PC box-girder with corrugated steel webs under pure torsion

A three dimensional finite element model of PC box-girder with corrugated steel webs taking material nonlinearity into consideration is established to investigate the behavior under pure torsion. The torque–twist curves and ultimate torsional strength predicted by FEM show good agreement with test data. Results obtained from finite element model indicate that specimens go through three stages subjected to pure torsion and the shear flow in concrete top or bottom flange is not equal to that in corrugated steel webs. Parametric study is carried out including effect of corrugation, effect of thickness of web, effect of strength of concrete, and effect of prestressed tendons. It is shown that the ultimate torsional strength of specimens is in linear proportion to shear modulus and thickness of corrugated steel webs and to compressive strength of concrete.     

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。     

波形钢腹板体外预应力箱梁的工程应用

将波形钢腹板应用在无背索斜拉桥中,是波形钢腹板体外预应力箱梁应用领域的又一次新的突破。本文结合亚洲最大的无背索斜拉桥—新密溱水路大桥,阐述了波形钢腹板体外预应力混凝土组合箱梁的优点,具体介绍了该桥波形钢腹板的构造以及体外预应力体系的设计,为该组合箱梁结构在我国的推广应用奠定了基础。     

波形钢腹板组合槽型梁静载试验与有效预应力分析

波形钢腹板组合槽型梁是一种新型下承式开口薄壁桥梁结构,对4片按照1/4相似比进行设计的试验梁进行两点对称加载和有限元分析,研究两组试验梁在对称荷载作用下的荷载位移关系、截面应变分布、裂缝发展规律和破坏形态等,分析张拉预应力和释放预弯力后试验梁底板混凝土的有效预压应力。研究表明：竖向荷载作用下试验梁符合平截面变形规律,应忽略波形钢腹板对抗弯刚度的贡献和底板混凝土对抗弯承载力的抵抗作用;试验梁混凝土受压区受限于上翼缘板,其应变分布为梯形而非常规的三角形分布;下承式槽型截面的中性轴偏低,波形钢腹板预弯钢梁反弹能够有效地对混凝土施加预压应力;采用波形钢腹板能有效提高槽型梁的预应力施加效率,文中建议的波形钢腹板组合梁预应力等效荷载法,能准确计算此类结构的混凝土有效预压应力;两组试验梁由于配筋量的不同分别发生塑性和脆性弯曲破坏;波形钢腹板组合槽型梁的自重轻、抗弯刚度较大、具有较好的延性和抗裂性能。     

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。     

部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的抗剪性能试验研究

针对提高负弯矩作用下连续梁的结构特性提出了一种新型的部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁。对这种混凝土外包组合工字梁在对抗荷载下的抗剪性能进行试验分析研究。试验结果显示与普通的工字梁相比,混凝土外包组合工字梁的剪切屈曲因受外包混凝土的限制而有了更好的抗剪强度。由于组合截面的抗剪刚度是基于波形钢腹板和破裂前外包混凝土平均厚度的总和,且其抗剪强度决定了由钢腹板和外包混凝土共享的抗剪强度比。此外,根据试验中的破坏模式和应变分布,提出部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁的预估抗剪强度。试验结果验证了之前分析得出的弹性阶段的抗剪刚度和抗剪比。且之前计算得出的钢腹板与组合梁的抗剪强度也与试验结果一致。通过对比可知文中提到的分析方法可以应用到部分混凝土外包波形钢腹板组合工字梁结构的抗剪刚度预估和抗剪强度设计中去。     

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。     

Shear behavior of partially encased composite I-girder with corrugated steel web: Experimental study

A new type of partially encased composite I-girder with corrugated steel web has been proposed to improve the structural performance of continuous girders under hogging moment. The shear behavior of such partially encased composite I-girders under anti-symmetric loading has been experimentally and analytically investigated. Experimental results show that the partially encased composite girders has superior shear strength compared to steel I-girders, since shear bucking of steel web is restricted by concrete encasement. The shear stiffness of the composite section is based on the total summation of corrugated web and concrete encasement with average thickness before cracking, and the ratio of shear resistance shared by the steel web and the concrete encasement depends on their shear stiffness. In addition, predicted shear strength of the partially encased composite girder with corrugated web is proposed according to the experimental failure mode and strain distribution. The analytical shear stiffness and shear resistance ratio at the elastic stage are verified by experimental results. And the calculated shear strength for steel and composite girders agree well with the experimental results. The comparison shows that the proposed analytical methods can be applied in predicting elastic shear stiffness and design shear strength for such partially encased composite girders with corrugated web.