剪力钉集束式与均布式布置下钢-混组合梁桥受力分析

本文针对港珠澳大桥6×85 m组合连续梁桥开展受力性能分析,采用Beam188梁单元模拟剪力钉、Solid45实体单元模拟混凝土桥面板、Shell163壳单元模拟钢箱梁,在最不利边跨建立了精细的空间有限元模型(按剪力钉的实际数量建立梁单元),采用生死单元法模拟港珠澳大桥的实际施工过程,即大节段整体吊装、简支变连续、支点顶升与回落、支点纵向预应力张拉以及二期恒载的全过程。按照剪力钉集束式布置和剪力钉均布式布置两种方式,分别计算了钢-混组合梁桥受力性能和剪力钉的受力状况。计算结果表明:两种布置形式下组合梁挠度、混凝土桥面板和钢梁应力基本相同;组合荷载工况下集束式与均布式布置剪力钉最大纵向剪力分别为64.49 kN和67.98 kN,最大拉拔力分别为45.44 kN和43.67 kN,都满足正常使用要求,为钢-混组合梁桥剪力钉集束式布置提供分析依据。     

车轮荷载作用下双工字钢组合梁桥横桥向 焊钉拉拔效应

针对双工字钢组合梁在车轮荷载作用下引起的钢混界面横桥向掀起效应导致焊钉出现拉拔应力的问题展开讨论,为分析此效应对双工字钢组合梁焊钉受力的影响从而为焊钉布置提供参考,对2×35 m双工字钢组合连续梁的焊钉拉拔应力分布规律及影响因素进行了研究。分析了6种采用不同单元类型、焊钉模拟方式、接触关系的ABAQUS有限元模型组合梁钢混界面横桥向掀起效应计算结果,通过对比已有文献中的试验结果,确定了合理的有限元模拟方法。基于此方法,分析了车轮荷载作用位置、加劲肋与横梁设置形式对焊钉拉拔应力沿纵横桥向分布的影响; 研究了横梁位置、桥面板厚度与主梁间距比、焊钉横桥向间距对焊钉拉拔应力的影响并讨论了焊钉拉拔应力对各参数的敏感性。结果表明:加劲肋限制了钢梁上翼缘随桥面板变形,导致焊钉产生明显拉拔应力; 焊钉应力沿纵桥向衰减速度很快; 设置横梁能减小双工字钢组合梁的侧向变形,导致焊钉拉拔应力大幅提高,最多能提高317.97%; 焊钉拉拔应力随着桥面板厚度与主梁间距比增大而逐渐减小,随着横梁中心线距钢梁上翼缘距离的增大呈现出先增大、后不变、最后略微减小的趋势,随焊钉横向间距增大出现先增大后减小的现象; 各参数中,桥面板厚度与主梁间距比对焊钉拉拔应力数值的影响最为显著; 根据焊钉拉拔应力分布规律及影响因素,建议应适当加密双工字钢组合梁加劲肋与横梁附近的焊钉。     

分析分层装配式支撑钢结构梁贯通式节点特性与性能体现

分析分层装配式支撑钢结构梁贯通式节点特点,并进行了相应的节点特性试验,详细分析贯通式节点的变形曲线。在桥梁结构中,如果相邻主梁之间的间距较大,并且横向联系较差时,钢结构与混凝土连接面上很容易产生横桥向剪力与拉拔力,连接件很可能处于三向应力状态,设计人员要予以相应的重视,可以构建相应的连接模型进行受力分析。在设计连接件的过程中,要严格控制设计荷载,荷载主要作用在钢梁与混凝土板上,在计算纵桥向水平剪力的过程中,可以按照弹性分析法计算,将钢梁与混凝土板进行有效结合,不必考虑钢梁与混凝土板之间的摩擦。     

钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力特性研究

鉴于混合剪力连接件受力特性的复杂性,以厦漳跨海大桥北汊主桥为工程背景,在模型试验研究的基础上,采用壳-梁-实体精细化有限元数值方法对钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力状态、传力机理及其影响因素进行研究。结果表明:焊钉群竖向剪力横桥向上整体呈现边缘大、中间小的分布趋势;竖向上牛腿顶板以上钉群竖向剪力自上向下逐渐增加,顶板以下区域呈马鞍形分布。焊钉群较大轴向拉力出现在牛腿顶板对应位置,较大轴向压力出现在牛腿腹板高度对应位置。PBL剪力键群承担的竖向力和水平力均表现出中间大、边缘小的分布规律。混凝土塔壁承压、竖向力的变化以及面外弯矩的作用,对索力竖向分力在混合剪力连接件间分配的影响依次增大。     

型钢混凝土斜柱的群钉连接件受力性能分析

主要对型钢混凝土组合结构中的群钉连接件受力性能开展数值模拟研究,建立多层剪力钉受力性能推出试验数值模型,分析群钉连接件承载能力和钉群内部传力不均匀情况.在此基础上,分析混凝土强度等级和剪力钉层数对群钉连接件承载能力与抗剪刚度的折减程度的影响.得出如下结论:布置15层剪力钉时,平均抗剪承载能力下降了26.08％,抗剪刚度...     

组合梁中剪力连接件概述

钢-混凝土组合梁是继钢梁与混凝土梁之后出现的一种相对较新的结构形式,目前在国内建筑、桥梁和井架等工程中的应用日益广泛。组合梁中的剪力连接件的主要作用是承受钢梁和混凝土翼板之间的纵向剪力,从而保证组合梁作为一个整体构件受力的关键部件,以下主要介绍剪力连接件的分类、试验方法以及一些相应的理论成果。为组合梁设计中连接件的强度计算及承载力验算提供依据。     

组合折腹梁桥外包型结合部受力机理分析

为探究组合折腹梁桥折形钢腹板与底板外包型结合部受力,通过实体板壳混合有限元模型,分析了连接件剪力和拉拔力分布规律,得到单位长度连接件剪力合力和各子板剪力分担比,提出结合部单位长度连接件剪力计算方法。研究结果表明,由于折形形状的影响,一个标准波段内各子板连接件剪力差异很大,且部分子板连接件出现一定拉拔力;腹板连接件剪力和拉拔力自上而下呈逐渐减小趋势,下翼缘板连接件剪力较小且不存在拉拔力;波形内凹和外凸直板各分担25%的波段剪力,两斜板的剪力分担比存在较大差异,且与该波形所处的梁段位置有关;考虑剪切变形对结合部连接件剪力的增大效应,得到组合折腹梁外包型结合部单位长度连接件剪力计算方法,为外包型结合部连接件抗剪设计提供参考。     

钢-UHPC组合梁新型胶栓连接件受力研究

为了探究环氧胶与传统栓钉组合的新型剪力连接件的受力机理,文中浇筑8组UHPC试件进行推出试验,以有无环氧胶为对比试验。试验表明13mm直径的新型胶栓剪力连接件的组合效果是最好的,钢-UHPC组合梁栓钉连接件在加载过程中,首先由环氧胶承受荷载作用,栓钉受力与变形很小,当环氧胶破坏之后,栓钉再承受荷载作用直至被剪断。     

钢-混凝土组合结构界面受力行为初探

钢-混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、防腐、耐火及防火性能好等诸多优点得到广泛应用。文章对钢-混凝土组合结构采用栓钉剪力连接件和开孔钢板PBL剪力连接件展开试验研究,对混凝土滑移量和应变进行监测分析。试验结果表明:采用栓钉剪力连接件的钢-混凝土组合结构极限承载力明显低于开孔钢板PBL剪力连接件下的钢-混凝土组合结构,前者破坏形态呈脆性破坏,后者延性效果优于前者,且界面受力行为体现在混凝土板裂缝形态上,充分发挥了界面粘结应力强度以及混凝土的抗压性能。     

混凝土徐变效应对组合梁桥剪力钉的受力影响分析

对组合梁桥桥面板钢梁–混凝土板连接处剪力钉受混凝土板徐变效应影响分析，建立有限元模型，建立完整施工阶段，考虑不同位置、不同方向上剪力钉内力分布规律。分析得到：成桥15年后剪力钉受力受徐变作用的影响较小，工程中可不考虑；横、纵桥向剪力钉内力发展均从跨中处开始延伸，到达支点处出现内力峰值。成桥初期徐变效应对剪力钉受力行为影响最大，延长混凝土板存梁时间可有效减缓剪力钉受徐变效应的作用。     

Force transfer mechanism in main cable anchorage zone of composite girder self-anchored suspension bridge

为探讨钢-混凝土组合梁自锚式悬索桥中主缆锚固力在主梁中的传递机制,以某大桥工程实例为原型,采用实桥测试试验和有限元法分析对自锚式钢-混组合梁悬索桥主缆锚固区的受力进行研究。结果表明：在恒载作用下,组合梁中混凝土板与钢主梁之间的剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;采用杆系全桥模型与局部精细化模型相结合,可以准确计算组合梁应力状况;主缆锚固力通过锚碇传递至组合梁主梁时,主梁发生纵向压缩与面外弯曲,主要受力构件为钢梁顶板和外腹板,钢梁通过腹板上方剪力钉将部分内力传递至上方混凝土板,在横梁作用下分布在两侧的内力向中间扩散,最终形成截面整体共同受力。     

Experimental investigation of double composite twin-girder railway bridges

A railway bridge with a double composite section has been proposed to enhance the structural performance of existing twin-girder bridges, because the governing design parameter of railway bridges is flexural stiffness. The concrete deck in negative moment regions is neglected in the design of continuous composite bridges assuming the concrete slab has no resistance to tension. Therefore, the flexural stiffness of the composite section in the negative moment region is reduced, resulting in an increase of the depth of the steel section. In this study, push-out tests on lying studs and mixed stud shear connection with lying and vertical studs were performed to investigate the behavior of the shear connection in the double composite section. In addition, the static strength of the shear connection was evaluated. This study focuses on continuous two girder bridge models of 5m-5m span length with the proposed double composite section. From the static tests on the bridge models, several design considerations were investigated including the effective width, shear connection, and ultimate strength of the double composite section. Based on the test results, design guidelines and innovative twin-girder bridges were suggested.     

钢箱—混凝土组合梁正截面承载力的初步研究

基于方钢管混凝构件和箱形梁的特性 ,提出了钢箱—混凝土组合截面梁 ,并给出了正截面极限承载力计算方法 ,根据使用条件 ,提出了可能的截面形式。完成了一根梁的初步试验研究 ,并与某特大桥的主梁进行了综合比较 ,综合分析表明钢箱—混凝土组合截面梁具有良好的应用前景。     

大跨径简支钢—混凝土组合梁桥设计分析

介绍某跨径61m简支钢-混凝土组合梁桥的设计。为保证结构设计的经济合理、施工过程的安全可靠,在设计过程中进行详细的方案比较和计算分析。由分析可知:对于大跨径组合梁,可以采取在跨中附近设置临时墩的施工方法,使设计更经济,也能保证结构在施工过程中的安全,同时还能保证地面道路的正常通行。通过与槽形截面比较,组合梁的钢梁采用方便施工的箱形截面。收缩徐变使钢-混凝土组合梁发生应力重分布现象,将引起钢梁应力增大;温差荷载在组合梁梁端至跨中的一定范围内产生水平剪力,设计抗剪连接件时不容忽视。     

钢与混凝土组合梁的可靠度分析

建立了对桥梁中钢与钢筋混凝土组合梁可靠度分析的半随机过程模型,研究了考虑车辆荷载（包括活载和冲击荷载）与恒载组合作用于下组合梁的可靠度评估．TR荷载组合规则被用来考虑荷载效应之间的关系．运用系统可靠度评估的方法,组合梁被模型化为由混凝土板、剪力传递器和钢梁串联而成的结构系统．     

群钉钢-混凝土组合件栓钉受力状态研究

芜湖公铁两用长江大桥上层公路桥采用混凝土桥面系与钢桁组合梁，连接件为栓钉，节点附近栓钉的布置为密集型大吨位．为确定芜湖桥栓钉承载力设计值，完成了3000～5000kN栓钉群钢-混凝土组合件的极限承载力试验和有限元分析．该成果已用于芜湖桥的设计．     

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。     

钢与混凝土结合梁的可靠度分析

本文建立对桥梁中钢与钢筋混凝土结合梁可靠度分析的半随机过程模型,研究了考虑车辆荷载（包括活载和冲击荷载）与恒载组合作用于下结合梁的可靠度评估。ＴＲ荷载组合规则被用来考虑荷载效应之间的关系。运用系统可靠度评估的方法,结合梁被模型化为由混凝土板、剪力传递器和钢梁串联而成的结构系统。工程设计的数值算例表明,本文提出的可靠度分析模型可用于进行结合梁目标可靠度设计。     

Analysis of Shear Connector of Steel–Concrete Composite Box-Girder Bridge Considering Interfacial Bonding and Friction

Steel–concrete composite bridges consist of steel and concrete parts which are connected by shear connector such as the widely-used headed stud. Through the chemistry bonding, interface friction and mechanical action the two different materials parts are combined as a composite structure system. Because of the structural mechanism, longitudinal and lateral relative slip and normal separation between the concrete deck and steel girder flange will inevitably exist during the loading process. Further, the complex interface mechanical behavior causes difficulties with nonlinear numerical analysis. Multiple broken lines mode cohesive zone model considering bonding and friction is used in this paper to describe the tangent slip and normal crack of the interface. A zero thickness cohesive element was implemented via the user-defined element subroutine UEL in ABAQUS. Using this method, numerical simulation analysis of a two span composite continuous box-girder was carried out. Results showed load–displacement curves of the structure, relative displacement between the steel girder and the concrete slab interface, interface stress distribution, and internal force of shear studs. Discontinuous deformation numerical simulation has been realized, and effectiveness of the proposed method and accuracy of the program were verified. Although shear stress was assumed to be transmitted by shear connector in the design stage, interface bonding and friction resistance can affect the force state of the shear connector. Results of this study can be used for detailed analysis and evaluation of the composite box-girder bridge without the need to rely on the constitutive laws of shear connectors obtained from push-out tests.