大跨混合连续箱梁桥钢混结合段传力机理试验与分析

依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理. 结果表明：承载能力极限最大弯矩组合工况下,试验模型混凝土梁段全截面受压,结合面处顶板混凝土最大压应力为-23.6 MPa、底板钢板最大拉应力为115.8 MPa,均小于材料的设计强度;加载至1.4倍承载能力极限状态工况,钢混结合段试验模型并未出现明显破坏,各关键截面测点的荷载-位移/应变曲线基本呈线性关系,结构始终处于弹性工作状态,表明该钢混结合段的设计具有充足的安全储备;同时钢混结合段沿纵桥向分布的各截面竖向变形没有明显突变,说明该钢混结合段传力平顺,可保证主梁刚度从混凝土箱梁段到钢箱梁段的平稳过渡. 相关研究成果可为今后此类混合连续箱梁桥的设计与施工提供参考.     

混合梁刚构桥钢-混结合段局部传力机制试验研究

设计了3个不同结构构造的钢-混结合段构件,并分析了连接件和后承压板在结合段中的传力机制。结果表明：在1.80倍设计荷载作用下,结合段处于弹性状态;当轴力与剪力分别为设计荷载的4.65倍与1.80倍时,结合段达到弹性极限状态;当轴力为设计荷载的6.65倍时,结合段钢格室混凝土压溃破坏。后承压板是最主要的轴力传递构件,在弹性阶段承担50%～60%轴力,在塑性阶段承担35%～42%轴力。在混合连接方式中焊钉连接件发挥的作用较小,仅开孔板连接件也能实现钢箱壁板与填充混凝土之间的连接和传力作用。     

体外预应力UHPC节段梁抗弯性能试验研究

为研究体外预应力胶接缝UHPC节段梁的抗弯性能,完成了3根体外预应力UHPC梁的四点弯曲模型试验,包括一根整体梁和两根节段梁,获得了试件的破坏模式、荷载-挠度曲线和接缝张开情况等主要试验结果,胶接缝UHPC节段梁由环氧树脂胶层破坏导致接缝张开,与胶接缝NC节段梁由接缝附近NC破坏导致有所不同. 考虑截面预压应力和环氧树脂弯拉强度的作用,提出了胶接缝UHPC节段梁的接缝张开弯矩计算公式,计算结果与试验结果误差小于1%,吻合良好. 为准确计算体外预应力UHPC节段梁的抗弯承载能力,将UHPC节段梁的各节段简化为杆、接缝简化为弹簧铰,提出了杆-弹簧铰简化模型. 基于该模型,采用解析法推导了体外预应力筋的应力变化和二次效应的计算公式,预应力筋应力的理论值与试验值误差小于2.3%,吻合良好. 考虑到节段梁接缝张开的不确定性,提出了抗弯承载能力域的概念,即不同接缝张开情况下结构抗弯承载能力的包络范围,抗弯承载能力域的下限值与试验值误差小于6%,建议以下限值作为结构抗弯承载能力的参考值. 上述方法可丰富体外预应力胶接缝UHPC节段梁接缝张开弯矩和结构抗弯承载能力的计算理论.     

玄武岩纤维与碳纤维加固连续梁抗弯试验研究

为分析玄武岩纤维布与碳纤维布加固混凝土T形截面连续梁的抗弯性能和破坏模式,对7根由两种纤维加固的T形截面连续梁和1根对比梁进行了抗弯试验.试验设计考虑了混凝土连续梁负弯矩区纤维布绕过柱粘贴的情况.试验结果表明,同等工况下,玄武岩纤维布对连续梁的抗弯承载力提高程度较小,但玄武岩纤维布加固梁具有更好的延性.建议国产玄武岩纤维布加固混凝土受弯构件的允许拉应变,对于重要构件不超过0.007,对于一般构件不超过0.01.实际工程中,对混凝土受弯构件加固后的承载力提高幅度要求不高且要求较好延性、耐腐蚀性的情况下,可采用玄武岩纤维复合材料.     

混合梁斜拉桥钢混结合段试验与传力机理研究

武汉二七长江大桥为三塔混合梁斜拉桥,为验证其主梁钢混结合段构造的合理性,设计并制作了几何缩尺比为1∶3的主梁钢混结合段试验模型.对模型进行了试验研究,分别考察了在正常使用荷载作用下、设计极限荷载作用下及1.7倍设计极限荷载作用下钢混结合段钢构件与混凝土构件的应力分布情况及钢混结合段的承载性能,基于对钢混结合段钢板与混凝土之间2种不同连接方式的假设,分别建立了相应的有限元计算模型,研究2种不同的传力机理.模型试验和有限元计算分析表明：武汉二七长江大桥主梁钢混结合段的承载能力满足设计要求,剪力钉的剪切刚度对钢混结合段的受力与传力影响较大.     

大跨连续梁桥车桥耦合振动响应研究

为研究大跨连续梁桥车桥耦合振动响应,基于结构动力学基本原理,结合桥梁设计规范,建立五轴重卡车辆和大跨连续梁桥动力学方程;通过车桥耦合几何和力学条件,组建车桥耦合时变矩阵,并考虑空间路面不平度影响,通过自编程序,开展敏感参数下大跨连续梁桥动力响应和冲击系数影响研究。结果表明：在各敏感参数下,桥梁冲击系数计算值普遍大于规范值,建议应重点关注敏感参数对大跨连续梁桥的动力响应,相关研究可为此类桥梁安全运营提供参考。     

高墩大跨预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制技术研究

本文基于笔者多年编制高墩大跨桥梁悬臂施工组织设计及现场调研等相关工作经验,在参考大量相关文献的基础上,研究探讨了预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制的相关关键技术,对从事相关工作的同行有参考价值和借鉴意义。     

结构体系转换顺序对大跨连续梁桥施工控制的影响研究

利用桥梁结构分析软件MIDAS/Civil建立桥梁结构计算模型,对某在建特大跨悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的整个施工过程进行仿真分析,同时运用前进分析法对桥梁结构进行施工控制分析计算,重点对结构体系转换过程中临时固结拆除引起悬臂端挠度过大以及由于跨中底板预应力筋引起的张拉后底板压应力过大等问题进行了深入研究,提出通过优化结构体系转换顺序的方法解决以上问题.优化方案的验算结果符合设计规范要求,建议已被采纳.     

碳纤维格栅混凝土抗弯性能研究

结合实验 ,对碳纤维格栅混凝土进行抗弯性能研究 ,就格栅进行抗弯受力分析 ,并对增强效果作出原因分析     

钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合变截面连续梁桥的合理钢箱梁段长度,基于现有三弯矩方程推导适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程;建立基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,构建不同跨径的变截面钢-混凝土混合标准连续梁桥,并给出其钢箱梁段合理长度的预估公式.研究结果表明:基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结...     

超高性能混凝土-混凝土组合简支梁弯曲性能试验

进行了3根超高性能混凝土(UHPC)位于受拉区的超高性能混凝土-混凝土组合梁(UHPC-NC组合梁)和1根普通钢筋混凝土梁的弯曲性能试验。对UHPC-NC组合梁的受力过程、跨中截面应变分布、裂缝开展模式和破坏形态等进行了研究分析。试验结果表明,UHPC-NC组合梁在加载过程中基本符合平截面假定,并且在UHPC层中配置适量的纵向钢筋,能大幅度提高组合梁的抗弯承载力。同时,将钢筋和UHPC对试验梁极限承载力的贡献分为4个阶段(初始状态、阶段状态、极限状态和破坏状态)进行计算。最后,对组合梁受拉区UHPC层等效矩形应力系数k进行推导。结果表明,UHPC层对组合梁抗弯承载力的贡献效率随着配筋率的不同而不同。     

钢-混凝土连续组合梁桥的理论分析和试验研究

根据完全剪力连接的连续组合梁桥的构造特点及各部分受力机理,做出合理假设,提出分层平面框架计算模型该计算模型用于沈阳市东西快速干道工程某段连续组合梁桥,计算值与静载试验实测值非常接近,证明了本计算模型用于钢-混凝土连续组合梁桥正确实用的.     

型钢-混凝土组合梁桥面连续抗裂性能

为了掌握常规设计方法下型钢-混凝土组合梁桥面连续的开裂特征和破坏模式,从而优化结构设计,对此类结构开展足尺模型试验和有限元分析。试验结果表明:常规设计方法下桥面连续构造抗裂性能差,在较低荷载下便会出现开裂;裂缝分布集中在桥面连续区域1.2 m范围内,裂缝数量少;试件破坏模式是剪力钉被剪断随后连接板钢筋屈服。基于试验结果,建立有限元模型进行进一步分析,分析结果表明:与不考虑滑移的梁相比,考虑滑移的组合梁的开裂荷载将提高,极限荷载取决于剪力连接件抗剪强度;栓钉间距、连接板厚度的增加能提高桥面连续的开裂荷载和极限承载力,栓钉直径对桥面连续的开裂荷载影响不大,但对其承载力影响较大;连接板底部与钢梁做无粘接处理可以大幅提高桥面连续开裂荷载。     

大跨度连续梁桥抗震性能分析

随着国家经济的发展,大跨度桥梁在我国得到了很快的发展,其中大跨度连续梁桥是应用最广泛的桥型之一。同时,我国也是一个多地震的国家,因此,对作为生命线工程的桥梁建筑特别是大跨度桥梁建筑在地震作用下的反应做深入细致的分析是非常必要的。本文利用MADIS/Civil大型有限元软件为平台,建立大跨度连续梁桥的模型,通过引入弹性单元,对支座进行了模拟,采用质量-弹簧-阻尼-模型对桩土相互作用进行模拟,并对桥梁进行了抗震性能分析,为连续梁桥的抗震设计提供一定的参考。     

单轴对称钢梁截面组合节点的抗震性能试验研究

为减小钢框架梁柱组合节点中梁下翼缘焊缝脆性破坏的风险，提出了采用单轴对称钢梁截面的梁柱组合节点形式，完成了3个1∶2的组合节点试件的拟静力试验研究，分别考虑标准型钢梁截面、上窄下宽且仅梁下翼缘削弱型的单轴对称钢梁截面及仅梁下翼缘扩翼型的单轴对称钢梁截面组合节点试件，对各试件的破坏过程、滞回行为、关键部位的应变发展、耗能性能及延性等进行了详细分析 . 结果表明：焊缝质量有所保证的组合节点试件其加载点的荷载-位移滞回曲线饱满，具有良好的耗能性能；仅梁下翼缘扩翼型组合节点试件的塑性铰在扩翼板末端的钢梁截面上形成，在梁下翼缘反复屈曲的过程中母材逐渐开裂并向腹板延伸；正弯矩作用下组合梁截面的中和轴靠近梁上翼缘，从而显著加大了梁下翼缘处的应变水平；单轴对称钢梁截面组合节点形式有助于实现梁上塑性铰外移，减小梁下翼缘焊缝处的应变集中程度；实际工程中应切实保证梁翼缘对接焊缝的质量.     

大跨径预应力混凝土连续梁桥墩顶现浇段分层浇筑

利用有限元软件ANSYS对大跨径预应力混凝土连续梁桥墩顶现浇段建立了实体模型。通过对不同梁高不同分层浇筑方案的对比分析,提出了该类型桥梁墩顶现浇段合理分层浇筑高度。另外,利用桥梁专业软件MIDAS/CIVIL建立了对应的平面杆系模型,并将其与实体模型对比。选取部分关键截面,归纳出这种特殊结构运用梁单元计算分析的近似换算系数公式。最后,以黑龙江省依兰松花江公路大桥为例,验证了分层浇筑高度确定的可行性及所归纳换算系数公式的合理性。     

大跨钢-混凝土连续组合梁桥施工过程的数值模拟

北京地铁5号线立水桥-立水桥北站段第2联组合梁桥首次综合施加强迫位移、预加静荷载和张拉高强钢筋三种方法对负弯矩区混凝土施加预压应力,施工工序复杂,须保证其施工过程安全.以ANSYS有限元软件为工作平台,采用一次性建立全桥模型,利用单元生死技术,实现了对桥梁施工过程中每一施工阶段变形和应力的数值模拟.该组合梁桥具有良好的力学特性,桥经过多次体系转换,组合梁桥施工过程安全,可行.与现场实测数据比较,采用现有通用有限元软件可很好地对实际施工过程进行仿真分析;施加强迫位移、预加静荷载和张拉高强钢筋三种方法综合使用可有效为负弯矩区施加预应力,其中预加静荷载法最有效,但对钢梁内力及变形影响较大.     

胶合竹-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

基于已有的推出试验,选择螺杆、凹槽和预紧力凹槽3种连接件,开展了5根胶合竹-混凝土组合梁的四点抗弯试验,研究连接件类型与数量对组合梁抗弯性能的影响.试验结果表明,组合梁具有较高的初始组合效应,在正常使用极限状态内的组合效应相对稳定,且组合梁的抗弯刚度和承载力随连接件数量增加而提高;对于采用螺杆连接件的组合梁,其极限承载力取决于指接部位的抗拉强度;对于凹槽类连接件的组合梁,其极限承载力主要由端部连接件的抗剪切强度控制;采用预紧力凹槽连接件的半装配式组合梁与现浇施工方式的凹槽组合梁相比较,其抗弯性能很接近,但施工效率显著提高;欧洲规范EC 5中的等效截面刚度法高估了试件的承载力,不适合直接套用于组合梁.     

考虑钢梁翼缘断裂的组合框架抗震性能分析

基于钢-混凝土组合框架抗震性能试验,考虑材料、几何及接触非线性,采用Msc.Marc建立了钢-混凝土组合框架的有限元分析模型.有限元模型中引入基于应变的钢梁翼缘断裂准则,能够较好地模拟钢梁翼缘的断裂现象.有限元模型的整体及局部计算结果均与试验结果吻合良好.在试验验证的基础上,对有限元模型进行参数分析,研究了楼板宽度、剪力连接程度、轴压比等参数对钢-混凝土组合框架刚度、强度及延性的影响.研究发现,在试验及3维建模中,为了准确反映楼板对组合框架抗震性能的影响,楼板宽度至少应取为跨度的1/4;轴压比对组合框架延性有较大影响;楼板厚度、剪力连接程度对组合框架抗震性能影响较小.结合相关组合结构设计规范,讨论了各项参数的合理取值,对组合框架抗震设计提出了建议.