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。     

腹板变波高布置对波形钢腹板箱梁的抗扭性能影响研究

目前很少见到波形钢腹板变高度布置对波形钢腹板箱梁抗扭性能影响的研究成果。采用Midas FEA建立三维有限元模型,进行波形钢腹板变波高布置对波形钢腹板箱梁抗扭性能的影响研究,并结合伊朗某高速公路上的BR-06L/R特大桥对研究成果进一步验证。研究结果表明:保证波形钢腹板箱梁恒载不变的情况下,仅仅在小范围内增大波形钢腹板的波高同时降低厚度,可以很大程度的提升波形钢腹板箱梁的抗扭性能;针对目前波形钢腹板箱梁桥均设计为波形钢腹板等波高布置的现状,提出了波形钢腹板变波高布置的设想,通过实桥数值分析,将抗扭能力较弱的截面在小范围内增大波形钢腹板的波高同时降低厚度,可以使该截面的抗扭能力有显著提升。     

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。     

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。     

大跨径波形钢腹板PC组合连续箱梁桥静力特性研究

大跨径波形钢腹板梁桥焊接处的疲劳问题和中墩墩顶处应力集中情况直接影响桥梁整体的承载力,而国内外对大跨径波形钢腹板组合箱梁实桥的研究资料还较为缺乏。该文以某跨径83m+153m+83m单箱单室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥为研究对象,通过有限元软件Midas/Civil和ABAQUS分别对该波形钢腹板桥梁的疲劳性能和中墩墩顶处的局部应力特性进行计算,最后进行抗疲劳性能评价和应力集中情况分析,得到了该大桥各截面验算位置处疲劳应力情况以及中墩墩顶处的局部最大应力,并将计算结果分别与相关规范做对比,均能符合规范要求。研究成果可供类似桥梁设计参考。     

横隔板对波形钢腹板组合刚构桥影响分析

文中以主跨185m的波形钢腹板连续刚构桥为工程背景,研究横隔板对桥梁受力的影响。结果表明,采用合适的横隔板的布置方式,可以增大箱梁抗扭刚度,减小翘曲应力和底板横向正应力。     

波形钢腹板组合箱梁扭转及畸变效应关键影响因素研究

针对影响波形钢腹板组合箱梁畸变及扭转性能的因素进行有限元分析,着重研究了组合箱梁各构件几何参数、横隔板设置、断面形状变化及箱室布置等关键因素的影响,分析结果表明,上述因素对组合箱梁变形效应均有较大影响,并在此基础上提出了改善组合箱梁畸变及扭转性能的相应工程措施。研究结果表明:对于波形钢腹板组合箱梁,组合箱梁高度及波纹板平板宽度的增大对其抗扭性能不利,相应增大波纹板折叠角度及腹板倾斜角度能够有效的增强箱梁抗扭及畸变性能,同时设置合理数目的横隔板对增强波形钢腹板组合箱梁抗扭及畸变能力极为有利。     

大跨变截面波形钢腹板PC箱梁桥横隔板设置

为得到大跨变截面波形钢腹板PC箱梁桥横隔板合理设置的设计分析方法,对1座实桥进行了三维空间有限元分析。通过有限元参数分析,研究了大跨变截面波形钢腹板PC箱梁桥在汽车荷载作用下横隔板的布置形式、隔板厚度及横隔板间距对其跨中截面翘曲正应力和翘曲刚度的影响规律,得出了大跨变截面波形钢腹板PC箱梁桥横隔板设置的改进经验计算方法。结果表明,经验公式的计算结果与实际设计结果基本一致,可为同类桥梁横隔板间距的设置提供参考。     

大跨度波形钢腹板PC组合梁桥设计与分析

波形钢腹板PC组合箱梁桥由于其上部结构较轻,当其应用于大跨度梁桥时往往具有良好的经济效益。文章结合某主跨130m变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥工程实例,介绍了大跨度波形钢腹板PC组合梁桥主梁结构、预应力体系、波形钢腹板设计、抗剪连接件的设计,并结合该桥特点,在主梁墩顶位置处建立了空间有限元模型,对该位置处的混凝土及波形钢腹板应力进行了分析,为波形钢腹板PC组合箱梁在大跨度梁桥中的应用提供一定的参考意义。     

波纹钢腹板连续刚构桥抗震性能研究

根据箱梁截面抗剪能力相等原则,建立了波纹钢腹板连续刚构桥和相应的混凝土腹板连续刚构桥有限元模型,对二者的动力特性和抗震性能进行了对比分析。结果表明:混凝土腹板刚构桥的竖向1阶频率、纵向1阶频率均高于波纹钢腹板刚构桥,横向1阶频率相差不大。无论在横桥向还是纵桥向,梁体质量的减小均使得梁体的地震作用减小。在横向地震作用下,波纹钢腹板刚构桥矮墩的内力、高墩墩顶剪力均小于混凝土腹板刚构桥,而高墩墩顶弯矩、墩底内力均大于后者;在纵向地震作用下,波纹钢腹板刚构桥矮墩及高墩墩顶内力均小于混凝土腹板刚构桥,而高墩墩底的内力大于后者,所以在设计中应对非规则桥型布置方案中的高墩引起足够重视。     

异形钢腹板组合箱梁的扭转变形性能研究

为探索异形钢腹板组合箱梁的扭转变形性能,本文以一个任意的弯曲荷载偏心荷载,将扭转载荷和变形载荷进行等效分解,推导出扭转载荷和变形载荷的计算公式,通过Midas建立了裕溪河大桥模型,在此基础上,分析大桥在偏心荷载下的扭转变形性能。数据显示:异形钢腹板组合箱梁在扭转和变形荷载作用下,控制截面的屈曲应力沿箱梁上的中心线呈反对称分布。在第二种变形荷载加载下,截面屈曲应力呈正对称的分布。对于异形钢腹板组合箱梁在单箱三室的构造下,在第一种变形荷载加载下,截面的最大变形角出现在第二室,在第二种变形荷载加载下,截面的最大变形角出现在第一室。此外,与相同材料和厚度的平钢腹板相比,异形钢腹板组合箱梁的抗扭性能相对较差,抗变形性能相对较好。     

新型波形钢腹板组合箱梁桥动力性能分析

对一种新型波形钢腹板组合箱梁桥结构开展了动力特性及抗震性能分析;以鄄城黄河大桥跨中箱梁段为例,建立组合箱梁桥的多尺度有限元模型,并与实测值进行了对比,验证了多尺度模型的有效性;基于此设计了该新型波形钢腹板组合箱梁的截面参数,采用多尺度建模方法研究了各参数变化对箱梁动力特性的影响规律,通过地震反应谱法分析了该结构在各向地震作用下的结构响应。结果表明：箱梁横隔板的数量和厚度是结构动力特性的敏感参数,对结构的扭转刚度影响很大;增大波形钢腹板厚度可有效提高结构刚度,且刚度增大对频率的影响程度大于质量增大对频率的影响,建议腹板厚度宜设为20～30 mm;槽形钢板可有效提高截面的抗弯刚度,尤其对结构竖向弯曲模态影响较大;横向地震作用对混凝土顶板和横隔板应力的影响最大,纵向地震力对波形钢腹板应力的影响最大,竖向地震力对混凝土底板和槽形钢板的应力影响较大。     

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁节段悬浇施工技术

波形钢腹板PC组合箱梁桥因将钢材的力学特性良好的应用于混凝土结构中,使得该型桥梁具有结构轻量化、预应力效率高、腹板抗剪强度大、造型美观等优点,从而得到了广泛的应用。该桥独特的组合结构使各构件受力清晰,这也充分发挥了材料的应力特性。同时,避免了传统全截面预应力混凝土桥梁腹板易产生斜向裂纹和跨中挠度不断增大的缺点。针对波形钢腹板PC组合箱梁桥截面采用波形钢腹板及混凝土组合形式的特殊构造,其施工工序有别于常规全截面悬浇混凝土预应力箱梁桥施工。文章阐述了单箱多室波纹钢腹板PC组合箱梁悬臂段采用钢腹板预安装及横隔板异步施工技术达到高效快速施工的相关原理,并简要介绍了其施工工艺流程、技术可行性及操作要点。该技术有效缩短工期,优化施工工艺,取得较好的社会经济效益。     

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。     

多箱室波形钢腹板箱梁悬臂状态抗扭性能分析

在变截面箱梁的悬臂施工过程中,当采用常规的挂篮施工工艺时,挂篮的模板会影响箱梁横隔板的施工,因此需要考虑横隔板滞后施工或者悬臂阶段暂不施工。文章依托裕溪河大桥波形钢腹板连续箱梁桥,建立组合箱梁实体有限元模型,分析悬臂施工过程中,研究横隔板数量对箱梁整体抗扭性能的影响,为今后同类型桥梁的施工建造提供参考。     

波形钢腹板组合箱梁桥横向受力性能有限元分析

波形钢腹板-UHPC组合箱梁桥采用抗剪性能优异的波形钢腹板代替混凝土腹板,并采用UHPC翼缘板减低箱梁自重,有效控制了腹板开裂、跨中持续下挠以及腹板过高的问题,可广泛应用于跨径100～300 m的桥梁。旨在试设计采用双肢并列波形钢腹板的形式,并通过有限元分析软件ABAQUS,对比分析在恒载、汽车满载和偏载作用下单肢段和双肢段波形钢腹板横向节段的受力性能差异。结果表明,双肢段组合箱梁的承载能力优于单肢段,单肢段与双肢段的混凝土底板的主要受拉区域均出现在混凝土顶板与波形钢腹板连接的区域附近,且单肢段波形钢腹板的应力呈现出波折状不均匀分布,而双肢段波形钢腹板的应力分布较为均匀,双肢段波形钢腹板的最大拉压应力明显小于单肢段。     

四川绵茂公路东河3号大桥地震响应分析

四川绵茂公路上的东河3号大桥为新型波形钢腹板曲线梁桥。针对该新型桥梁,分别从有限元模型的建立、地震波输入方向的组合、地震动输入主方向的确定以及结构的动力特性和地震反应等几方面进行研究。该桥采用波纹钢腹板箱梁,可有效降低自重,具有较好的抗弯、抗扭刚度,采用墩梁固结可降低墩顶位移、增大桥梁的抗侧刚度,体系较合理;曲线梁桥地震波输入主方向对桥梁的地震反应影响较大;在计算分析时,对波形钢腹板进行合理等效可较准确地分析该类新型桥梁的地震反应,曲线梁桥的扭转振型与直桥相比出现较早且更明显;对于曲率不大的曲线梁桥,地震输入方向的较小变化对各内力的影响不大。     

不平衡荷载对波形钢腹板组合箱梁桥受力影响

为研究不平衡荷载对波形钢腹板组合箱梁桥结构受力性能的影响,本文结合实体工程,通过数值仿真模拟悬臂浇筑施工,分析不平衡荷载对最大悬臂阶段和成桥阶段波形钢腹板组合箱梁结构的变形、应力及稳定性的影响程度。计算结果表明:在最大悬臂阶段和成桥阶段,不平衡荷载对主梁变形影响较大,对混凝土顶板压应力和钢腹板剪应力影响较小;并且,不平衡荷载对主梁变形的影响随其离中间墩距离的增大而增大,不平衡荷载对最大悬臂阶段和成桥阶段的波形钢腹板组合箱梁结构的稳定性影响均很小。     

单箱三室波形钢腹板PC连续箱梁桥监测技术

为了解多室箱波形钢腹板箱梁的力学性能,在施工及运营阶段对某单箱三室波形钢腹板PC连续箱梁桥控制截面的应变及标高进行监测。结果表明,预应力钢筋张拉后控制截面应力及标高与拆架后吻合。计算波形钢腹板PC连续箱梁桥活载效应时,应选用合理的内力增大系数值来计入偏心荷载对截面内力的影响。波形钢腹板PC连续箱梁桥中的温度应力超过了活载应力,成为设计控制因素。去除温度梯度、沉降、混凝土收缩徐变、预应力损失等因素影响产生的应力,运营阶段应力与竣工时应力相当。     

波形钢腹板箱梁抗扭性能研究综述

通过查阅文献,分别对波形钢腹板箱梁抗扭的理论和试验、结构参数对波形钢腹板箱梁抗扭性能的影响以及波形钢腹板箱梁的极限抗扭承载力的发展状况做出归纳研究。通过归纳研究结果,指出了目前波形钢腹板箱梁抗扭性能研究的缺失之处,为今后波形钢腹板箱梁的抗扭性能研究指明了方向。