大跨度钢箱梁更换为钢-混组合梁的原因及可行性分析报告
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钢-混凝土组合箱梁的长期性能研究的开题报告一、研究背景和意义钢-混凝土组合箱梁是一种新型的桥梁结构形式,其由钢箱梁和混凝土浇筑而成,具有重量轻、刚度高、承载能力大、防腐耐久等优点,已经得到了广泛的应用。
然而,随着时间的推移,钢-混凝土组合箱梁的长期性能问题也逐渐凸显出来。
尤其是在长期的使用中,由于钢和混凝土的膨胀系数和变形率不同,易引发龟裂、开裂等问题,对结构的安全可靠性产生了不利影响,因此进行钢-混凝土组合箱梁的长期性能研究具有重要意义。
二、研究内容和目标本研究将针对钢-混凝土组合箱梁的长期性能问题展开研究,主要包括以下几个方面:1. 分析钢-混凝土组合箱梁的受力特点,探究钢、混凝土分别在长期使用中的物理、化学特性变化,归纳出可能引起桥梁结构纵向变形的原因。
2. 从材料角度入手,开展混凝土材料性能和混凝土浇筑工艺的优化研究,以提高其抗裂性能和防渗性能,减少结构损伤的发生。
3. 借助计算机仿真技术,将桥梁结构及其受力过程进行建模和仿真分析,以求解各种不同工况下的应力和变形,并通过比较实验数据,验证所建模型的准确性和可靠性。
4. 开展力学试验和现场实验,验证模拟分析模型的正确性,研究钢-混凝土组合箱梁在长期极端工况下的抗震性能和承载能力,对桥梁结构进行全面的评估和检测。
三、预期成果本研究将通过对钢-混凝土组合箱梁的长期性能问题进行深入的研究和探讨,制定出一系列有实际应用价值的建议和对策,并有望取得以下成果:1. 研究分析了钢-混凝土组合箱梁在长期使用中的物理、化学性质变化及其对结构的影响,为钢-混凝土组合箱梁结构的设计和维护提供了科学依据。
2. 优化混凝土材料性能和混凝土浇筑工艺,提高其抗裂性能和防渗性能,减少结构损伤的发生,为钢-混凝土组合箱梁在长期使用过程中的维护和保养提供了进一步的技术支持。
3. 建立了钢-混凝土组合箱梁的计算机模型,模拟分析其在不同工况下的应力和变形,并通过试验验证模拟分析模型的正确性和可靠性。
钢-混结合连续箱梁梁高对比分析车文庆发布时间:2021-08-06T06:16:59.827Z 来源:《防护工程》2021年11期作者:车文庆[导读] 钢-混结合梁具有建筑高度较小、自重轻、跨越能力强等特点[1],大跨度钢箱梁截面形式有等高和变高两种,各有各的优势。
等高梁制造方便简单,受力明确,施工方便;变高梁制造复杂,但可充分发挥材料性能,节约成本,减轻自重[2]。
在考虑采用步履式顶推法施工时,从简化施工方面考虑,等高梁可有效降低施工难度,减少施工成本。
中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司云南昆明 650200摘要:采用有限元计算软件建立钢-混结合连续梁有限元模型,在桥面板等其他外部因素不变的情况下,对比分析等高截面的钢-混结合连续梁在不同梁高情况下钢箱梁顶底板的受力情况,总结其变化规律,进而建议合理的钢箱梁梁高选用原则。
结果表明:当钢箱梁梁高与跨度比在1:23~1:20时,较为经济合理。
关键词:钢-混结合连续梁;钢箱梁梁高;顶底板应力;对比分析Comparative analysis of steel - concrete composited continuous box girder heightCHE Wen-qing(Kunming Survey, Design and Research Institute Co. Ltd. of CREEC, Kunming 650200, China)Abstract: The use of finite elements calculation software to establish a steel-concrete composite continuous beam finite elements model, in the bridge panel and other external factors remain unchanged, comparative analysis and other high-cross-sectional steel-concrete composite continuous beam in different beam height cases steel box beam top plate force situation, sum up its change law, and then suggest a reasonable steel box beam high selection principle. The results show that it is more economical and reasonable when the ratio of height to span of steel box beam beam is 1:23 to 1:20.Keywords: steel - concrete composited continuous box girder; steel box beam height; top bottom plate stress; Comparative analysis.1 前言钢-混结合梁具有建筑高度较小、自重轻、跨越能力强等特点[1],大跨度钢箱梁截面形式有等高和变高两种,各有各的优势。
在桥梁工程中钢_混凝土组合结构的优势与劣势交通土建2011级摘要:随着我国经济建设的加速发展,在近30年来建造了不少大型桥梁。
由于组合梁能充分发挥钢与混凝土两种材料的力学的性能,在国内外桥梁工程中获得了广泛的应用。
本文将阐述钢_混凝土组合梁结构在桥梁工程中的优势、劣势、应用及发展趋势,关键词:桥梁工程;钢-混凝土组合结构1、钢_混凝土组合结构发展现状自20世纪50年代以来,欧洲各国、美国和日本等国已在多类桥梁中较为广泛的应用了组合结构。
与之配套的各类抗剪连接件、施工架设技术和分析方法也不断发展,并编制了以欧洲规范四等为代表的组合结构桥梁设计规范。
20世纪80年代以来,国际桥梁及结构工程协会(IBASE)多次召开国际学术会议,对组合结构桥梁在研究、设计、施工等方面的发展进行交流和研讨,进一步促进组合结构桥梁的发展。
相对于发达国家,尽管在我国很多大中城市的高架立交桥、中小跨径的公路桥和铁路桥以及大跨度斜拉桥、悬索桥、拱桥中都应用了组合结构,我国组合结构桥梁的技术水平仍落后于国际先进水平。
桥梁施工技术发展极不平衡。
一方面,在寻求跨度突破的巨大技术需求推动下,大跨度桥梁快速发展并且屡次打破世界记录;另一方面,在中、小跨度桥梁中,混凝土及预应力混凝土桥梁占据绝对数量优势。
而我国混凝土及预应力混凝土桥梁存在质量问题较多,预应力后张梁工艺存在堵孔、张拉预应力控制不准、压浆不密实等技术瓶颈。
预应力混凝土连续梁桥砼箱梁腹板承受较大的主拉应力,砼材料易开裂,致使结构刚度降低,影响结构的耐久性。
而且混凝土箱梁自重较大,在自重、徐变等因素作用下,跨中挠度会持续增大,严重影响结构的承载力,降低结构的安全度,为桥梁带来很大安全隐患。
因此,工程界很多人正在呼吁采用高性能高强混凝土、采用钢_混凝土组合结构,以改变我国工程结构以混凝土为主的现状,与发达国家工程结构、桥梁结构发展趋势保持一致。
2、钢_混凝土组合结构梁桥的优势钢-混凝土组合梁桥是指将钢筋与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体,并考虑共同受力的桥梁结构形式。
75TRANSPOWORLD交通世界0 引言钢混组合箱梁充分发挥了混凝土和钢材的材料特性,经济性好,同时因其具有适应小半径、跨越能力强、梁高较低、自重轻、施工速度快等优点被广泛应用于高速公路匝道桥。
但钢混组合箱梁桥箱室内部比较隐蔽,发生病害后不易被发现,所以从设计到施工对箱室内部应严把质量关,减少箱室内病害产生,桥梁建成后,应重视箱室内部检测,发现病害及时处治。
1 项目概况某高速公路互通匝道桥,于2010年9月建成通车,桥梁上部结构为35+50+35m 预应力钢混组合箱梁,下部结构为柱式墩,肋板台,钻孔灌注桩基础。
桥梁平面位于R=210m 的圆曲线上,桥面横坡为超高5%,纵断面位于R=2000m 的竖曲线上,纵坡为3.434%、-1.856%。
该桥与主线正交,墩台均径向布置。
桥梁宽度12m ,上部结构由两片钢混组合箱梁构成,箱梁截面为单箱单室,预制开口钢箱梁和现浇混凝土桥面板通过剪力铆钉连接。
钢箱梁顺桥向分成5个制作梁段,梁段之间采用高强螺栓连接。
钢箱梁底宽3.5m ,悬臂长1.5m ,梁高1.5m ,桥面板厚0.3m ,钢混组合箱梁全高1.8m ;钢混组合箱梁顶底板平行,腹板铅垂,桥面铺装等厚,桥面横坡通过墩柱不等高来调整形成。
钢箱梁跨中底板厚40mm ,支点处底板厚30mm ,跨中腹板厚16mm ,支点处腹板厚25mm ,翼板厚25mm ,纵向加劲肋厚16mm ,腹板加劲肋厚14mm 。
2017年11月在对该桥进行检测时发现箱梁内部存在钢板掉漆锈蚀、高强螺栓锈蚀;混凝土桥面板剥落露筋且锈蚀;锚头未进行保护,发生锈蚀;部分钢绞线张拉完成后未对工作段进行切割;箱梁内部底板局部积水;局部存在混凝土垃圾等病害。
另外,桥梁的泄水管及排水管也已损坏。
钢混组合箱梁横断面如图1所示。
收稿日期:2018-12-15作者简介:霍文棠(1968—),女,高级工程师,主要研究方向为道路与桥梁。
钢混组合箱梁桥病害原因分析及处治措施霍文棠(河北锐驰交通工程咨询有限公司,河北 石家庄 050021)摘要:通过工程实例对公路钢混组合箱梁桥病害产生的原因进行分析并提出处治措施,包括箱室内积水治理、钢板及螺栓严重锈蚀处除锈及防腐、混凝土剥落修复、钢绞线切割、锚头除锈保护、箱梁内部清除混凝土垃圾、更换泄水管、增设检修孔、锥坡处增加检修平台,以期为类似工程项目提供借鉴。
钢混组合梁桥病害成因及其加固措施探讨在城市立交桥建设中,钢一混组合梁也以其跨越能力大,建筑高度小,抗震性能好以及施工速度快等优点得到了广泛的应用,建成了以北京航天桥(主跨73m )、朝阳桥(主跨64m )、淮安市长征桥(跨径18.5m + 3om + 18.5m )为代表的一批钢一混组合连续梁桥,取得了较好的技术经济效益。
但因环境及缺少定期维修等种种原因,既有钢一混组合梁桥在运营若干年后, 会出现不同程度的病害问题。
本文主要对此类钢-混组合梁桥常见的病害及加固措施进行了探讨。
标签梁桥病害;成因;加固方法1 常见病害及成因分析应该指出的是,国内既有钢一混组合梁桥目前的运营状况较好,出现的问题也不算严重,但是未雨绸缪,随着该类型结构形式桥梁在国内的进一步推广使用,以及由于经济快速发展带来的对桥梁功能要求的提高,对其进行病害分析及加固策略研究也是必要的。
根据已有文献资料的研究报道以及现场调研表明,钢混组合梁桥常出现以下几种病害。
1.1 桥梁承载力不足,不能满足既有交通荷载要求该类情况下的既有钢一混组合梁桥本身并没有出现明显的病害现象,只是一方面由于桥梁本身的原因,例如使用时间较长,从桥上所通行的车辆载重及流量的增长等,使得桥梁功能退化,不能达到原有设计功能;另一方面是由于经济水平快速增长的需要,既有桥梁已不能满足经济的需求,需要对现有桥梁进行加固加宽。
笔者将该种情况列为既有钢一混组合梁桥所面临的一种问题,通过加固或可解决。
1.2 裸露钢梁的锈蚀钢梁暴露在空气、水汽、工业烟尘以及其他化学和污染物的环境当中,容易发生化学反应或者是电化学反应,尤其是当油漆退化以及桥面板防水失效时。
油漆防护是保证钢梁耐久性的重要手段,也是钢桥维护的主要项目,因此当油漆退化后,其直接后果就是导致钢构件锈蚀,如若发生在设计控制部位,将严重降低结构的疲劳性能及承载能力。
桥梁端部的伸缩装置,支座附近、桥面结构,箱形截面构件里侧以及组合梁结合面处等易于积水和积尘的地方是容易发生锈蚀的部位,造成钢构件板厚变薄。
新型钢-混组合梁桥设计分析摘要:钢-混组合梁结构有着良好的结构性能和耐久性,施工难度小、进度快,多样化结构适应不同建设条件的需求,简化的结构减少了桥梁施工和维修管理工作量。
对某新型钢-混组合梁桥的方案比选、结构设计和整体计算进行了分析和总结。
关键词:钢-混组合梁桥;桥梁设计;结构分析;结构性能1 引言钢-混组合梁桥由钢主梁和钢筋混凝土桥面板形成组合截面共同受力,充分发挥了钢梁受弯性能好和混凝土受压性能好的特点,有着良好的结构性能和耐久性,施工难度小、进度快,多样化结构适应不同建设条件的需求,简化的结构减少了桥梁施工和维修管理工作量,所以近年来在国内得到了快速的发展和应用。
[1-2] 钢-混组合梁桥分为不同形式,包括钢箱组合梁、钢桁组合梁和钢板组合梁等,随着计算水平的提升和施工工艺的进步,钢-混组合梁桥的构造得到了极大的简化,当桥面宽度不是很大时,少主梁形式的钢-混组合梁桥使现场工作量大幅降低,也使其在施工性能和管养维护方面,相比预应力混凝土桥梁及钢筋混凝土桥梁具有极大的竞争力。
[3]近年来钢-混组合梁桥在中小跨径公路桥梁中有广泛的应用。
安徽、浙江、广东、湖南、陕西等地都积极开展了相关探索,在高速公路主线、匝道桥和跨线桥结构中都进行了尝试。
本文对某4×35m钢-混组合梁桥的方案比选、结构设计和整体计算进行了分析和总结。
2 桥型方案比选2.1 总体布置本工程为高速公路桥梁,不考虑人行荷载,设计基准期为100年。
桥梁结构形式采用钢板组合梁桥,基本跨径为35m,4跨一联,每联两端设置伸缩缝,立面布置见图1。
本桥为直桥,设置2%的横坡和0.3%的纵坡。
桥梁宽度为12.25m,分幅布置,为双向四车道,外侧设3m的路肩。
设计时速为80~120公里/小时。
2.2方案比选根据对钢板组合梁桥常见类型和已有设计方案的调研,提出了三个初步方案如下表。
表1 初步方案对不同方案的结构受力性能、施工便利性、经济性和管养工程量进行比较。
40米钢—混凝土组合钢箱梁设计说明近年来匝道及主线跨越被交路时,采用钢—混凝土组合梁,能加快施工速度,减少施工对运营高速公路交通的影响。
1.主体设计(1)节段划分40m钢箱梁沿纵桥向共划分为3个节段,节段长度分别为13.97m、12m及13.97m,最大节段运输重量约为23.6t。
节段间预留10m间隙,钢结构加工制造单位根据焊接工艺需求可对预留间隙进行适当调整。
钢梁节段在工地上采用高强螺栓连接成吊装梁片。
(2)钢主梁综合桥梁的运输,控制钢主梁运输宽度3.5m,运输长度不超过16m,单片钢箱梁箱高1820mm,箱宽2000mm,外悬臂宽度1000mm。
钢箱梁底板水平,腹板竖直,顶板横坡2%,箱内实腹式横隔板标准间距5.0m,与梁片间主横梁(M 类)对应。
为增加钢箱梁顶板的局部屈曲稳定,在箱内两道横隔板间设置1道加强横肋,加强横肋标准间距5.0m。
箱梁底板设置3道纵向加劲肋,腹板间设置1道纵向加劲肋,箱梁顶板上缘设置开孔板作为加劲肋,同时作为组合桥面板的剪力键。
钢箱梁腹板厚度均为12mm:中间节段顶板厚度20mm,底板厚度32mm;两边节段顶板厚度12/18mm,底板厚度16/28mm:顶底板厚度根据受力进行节段调整,顶底板厚度节段变化采用箱外对齐的方式。
横隔板:采用实腹式隔板构造,中横隔板厚度12mm,端横隔板厚度16mm ,为检修方面横隔板设置人孔,端横隔板设置人孔密封盖板。
加强横肋:采用上下T型隔板+腹板板式构造,板厚均为10mm。
(3)钢横梁根据桥面板的支承受力计算,双钢箱间采用密布横梁支承体系,标准横梁间距2.5m:横梁分主、次横梁两种类型,主次横梁交替设置。
主横梁(M类)与箱室横隔板对应布置,次横梁(S类)与箱室内的加强横肋对应布置。
横梁理论跨径6.6m(两箱室内腹板间距),制造长度5.6m。
主、次横梁均为工字钢构造,主横梁高度1400mm,次横梁高度350mm。
上下翼缘宽度均为250mm,除端横梁外,横梁翼缘厚度均为12mm,腹板厚度10mm。
浅谈钢-混组合梁结构在大跨度连续梁桥中的应用摘要:钢-混凝土组合梁是指将钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形式。
组合结构桥梁将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土分别合理地用在构件的受拉区及受压区,极大限度地追求高性能和经济性;由于钢、混凝土两种材料的合理组合,组合结构桥梁的力学性能和经济性均好过钢结构桥梁或者混凝土桥梁。
目前国内钢-混凝土组合连续梁桥多应用在25-60m,更大跨度组合梁桥多采用斜拉桥。
在大跨度连续梁桥中由于负弯矩区桥面板受拉的受力特点,目前还未得到大面积应用。
本文将通过南京市绿都大道跨秦淮新河大桥的工程实例,对钢-混凝土组合梁在大跨度连续梁桥中的应用进行研究和探讨,同时对其施工过程中的质量控制进行描述。
关键词:钢-混凝土组合梁、大跨度连续梁、粗骨料活性粉末混凝土1钢-混凝土组合梁桥结构特点组合结构桥梁将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土分别合理地用在构件的受拉区及受压区,钢梁和混凝土板通过抗剪连接件组合成一个整体而共同工作的梁,在荷载作用下,混凝土板主要承受压力,钢梁主要承受拉力,更好地发挥钢和混凝土各自的材质特点,极大限度地追求高性能和经济性。
2钢-混凝土组合梁桥在国内的应用国内桥梁过去多采用钢筋混凝土和预应力混凝土桥以及圬工拱桥等结构形式,对于等级较高、跨度较大的桥梁则选用钢桁桥,近20年为建设大跨度跨线桥及高架桥,可以降低结构高度的钢混组合结构得到了快速发展。
1991年,上海市南浦大桥建造了首座钢混组合梁斜拉桥;1993年北京市国贸桥是首座采用钢-混凝土叠合板组合梁的桥梁;2000年,芜湖长江大桥是国内首座钢桁混凝土组合结构;2000年,深圳北站大桥是国内首座组合梁悬吊桥面系的钢管混凝土拱桥;2004年,云南祥临澜沧江大桥是国内首座钢混组合梁悬索桥;2005年,河南省泼河大桥是国内第一座波形钢腹板连续箱梁桥。
3绿都大道跨秦淮新河大桥概况3.1大桥概况绿都大道跨秦淮新河大桥位于南京市江宁区,跨越秦淮新河,整幅断面宽38m,采用施工便捷、结构轻盈的预制拼装钢混组合梁桥,跨径组合为83.5m+135m+98.5m=317m,单跨跨度达135m,是国内单跨跨度最大钢混叠合连续梁,是钢混组合梁结构在大跨度连续梁桥施工的一次重大突破。
钢-混凝土组合结构的发展现状
钢-混凝土组合结构是一种综合利用钢和混凝土的新型结构形式,具有较高的承载能力、良好的耐久性和施工性能,因此在工程领域得到广泛应用。
钢-混凝土组合结构的发
展现状可以从结构形式、设计理论和工程应用三个方面进行探讨。
钢-混凝土组合结构的结构形式丰富多样。
在柱、梁、墙板等构件上,一般采用钢骨
架与混凝土核心组成,以形成刚性连接,提高整体的受力性能。
在大跨度建筑中,常采用
钢桁架与混凝土构件组合,以实现较大跨度的结构设计。
还有一些特殊结构形式,如钢管
混凝土柱、钢筋混凝土墙、钢筋混凝土梁等,这些形式都能提升结构的整体性能。
钢-混凝土组合结构的设计理论日趋完善。
近年来,随着国内外研究的深入,钢-混凝
土组合结构的设计理论也不断改进和完善。
在设计方法上,有力学模型的建立、受力性能
的分析、构件连接方式和剪力传递机制的探讨等,使得设计工程师能够更加准确地预测结
构的受力性能,提高结构的安全性和经济性。
相关设计规范也得到了修订和完善,为钢-
混凝土组合结构的设计提供了指导和规范。
钢-混凝土组合结构在工程应用上取得了显著进展。
在桥梁、高层建筑、厂房等项目中,钢-混凝土组合结构得到了广泛应用。
在大跨度桥梁方面,采用钢箱梁加混凝土板组
合形成的钢-混凝土组合梁,既能满足大跨度的需求,又能充分利用钢的高强度和混凝土
的抗裂性能。
在高层建筑中,采用钢骨架加混凝土核心筒组合形成的钢-混凝土组合结构,既能满足建筑的刚度和稳定性要求,又能充分利用钢的抗弯承载能力和混凝土的抗压承载
能力。
大跨径钢—混凝土组合梁桥性能研究的开题报告
1. 研究背景和目的
大跨径钢—混凝土组合梁桥是一种具有较高承载能力和优良耐久性的桥梁结构,而且其施工周期较短,对环境污染小,因此在大跨径桥梁的设计与施工中得到了广泛应用。
本研究旨在针对大跨径钢—混凝土组合梁桥结构的性能进行研究,以探究该桥梁结构的稳定性、刚度、耐久性以及疲劳性能等方面的问题。
2. 研究内容和方法
本研究将从以下几个方面展开:
(1)大跨径钢—混凝土组合梁桥的组成结构及施工工艺;
(2)大跨径钢—混凝土组合梁桥的静力性能、动力响应和疲劳性能等方面的研究;
(3)大跨径钢—混凝土组合梁桥耐久性能的对比实验;
(4)结合实际工程数据,对大跨径钢—混凝土组合梁桥在实际应用中的可靠性和安全性进行分析。
本研究将采用理论分析、数值计算模拟和试验分析等方法,对大跨径钢—混凝土组合梁桥进行性能研究和分析。
3. 研究意义
针对大跨径钢—混凝土组合梁桥结构的性能研究,可以为设计和施工提供技术支持和理论基础。
同时,对大跨径钢—混凝土组合梁桥的静力、动态、疲劳等性能进行研究,可以为桥梁的可持续发展提供技术支持和保障,从而确保该结构在实际工程中的安全、可靠、经济运行。
4. 预期结果
本研究的预期结果包括:
(1)了解大跨径钢—混凝土组合梁桥的组成结构和施工工艺;
(2)掌握大跨径钢—混凝土组合梁桥的静力性能、动力响应和疲劳性能等方面的问题;
(3)了解大跨径钢—混凝土组合梁桥在不同条件下的耐久性能;
(4)分析大跨径钢—混凝土组合梁桥的可靠性和安全性;
(5)通过研究,为大跨径钢—混凝土组合梁桥的设计、施工和维护提供技术参考和理论支持。
钢与混凝土组合梁受力性能分析的开题报告一、研究背景:组合梁是由混凝土梁和钢梁以某种方式组合而成的复合梁,既有混凝土梁的优良性能,又有钢梁的高强度和韧性。
在实际工程中,组合梁广泛应用于大跨度桥梁、高层建筑和工业建筑等领域,其受力性能分析成为近年来研究的热点之一。
二、研究目的:本研究旨在通过理论分析和有限元模拟,探究钢与混凝土组合梁的受力性能,并分析其受力行为和破坏机理,为实际工程中的应用提供参考和支持。
三、研究内容:1.先通过文献研究,总结组合梁的优缺点以及受力性能的研究现状;2.针对静力承载力分析,采用力学方法推导组合梁在静力荷载下的受力分析公式,进一步分析组合梁的受力行为;3.对组合梁的破坏机理进行研究,深入分析钢与混凝土之间的黏结行为,加深对组合梁受力性能的认识;4.利用有限元模拟软件进行数值模拟,验证理论分析结果的正确性,并通过模拟结果进一步深化对组合梁的受力和破坏机理的认识。
四、研究方法:1.文献综述法:通过查阅相关文献资料,了解组合梁的研究历史、优缺点、受力性能研究现状,并进行对比分析;2.理论分析法:使用静力学原理推导组合梁受力分析公式,分析其受力性能和破坏机理;3.数值模拟法:使用有限元模拟软件对组合梁进行数值模拟,验证理论分析结果的正确性,并进一步深化对组合梁受力性能的认识。
五、预期结果:通过本研究,预期得到如下结果:1.分析组合梁的优缺点和受力性能研究现状,为组合梁在实际工程中的应用提供依据和指导;2.得到组合梁静力荷载下的受力分析公式,进一步了解其受力行为和破坏机理,并深入探究钢与混凝土之间的黏结行为及其对受力性能的影响;3.利用有限元模拟软件进行数值模拟,验证理论分析结果的正确性,并进一步深化对组合梁的受力和破坏机理的认识,为实际工程中组合梁的设计和应用提供参考和支持。
六、研究意义:组合梁是一种新兴的结构,具有高强度、高韧性、耐久性强等优点,在大跨度桥梁、高层建筑以及工业建筑等领域具有广泛应用前景。
钢-混组合结构在各种桥梁应用分析引言最近的二十余年,全球发生了许多次大地震,造成了非常惨重的生命财产损失,地震灾害的共同特点是:由于桥梁工程遭到严重破坏,切断了震区交通生命线,造成救灾工作的巨大困难,使次生灾害加重,导致了巨大的经济损失。
据统计,在世界上发生7级以上毁灭性大地震灾害中,以热轧H型钢为主的钢结构建筑受害程度最小,因此若用于设计桥梁上部结构弹塑性减震限位阻尼器,具有很大的潜力和广阔的应用前景。
一、钢-混组合结构梁桥优势钢-混凝土组合梁,通过较为简单的处理方式综合了混凝土梁和钢梁的优势。
组合梁保留受压区的混凝土翼板,受拉区则只配置钢梁,二者之间通过抗剪连接件组合成整体。
这样,既不会产生混凝土受拉开裂的问题,也不会因钢梁受压侧刚度较弱而发生失稳,同时还具备较高的刚度和较轻的自重。
钢-混凝土结合梁桥在中等跨度(20~90m)桥梁中已在世界各地广泛应用。
它的主要优点是:组合结构桥梁可以充分合理地发挥钢与混凝土两种材料的各自优势,可以最大程度地实现工厂化制造,减少现场操作,场地清洁较有保证,钢材部分可回收利用,有利于环保、节能,且具有整体受力的经济性与工程质量的可靠性。
与钢桥相比有:节省钢材;降低建筑高度;减少冲击,耐疲劳;减少钢梁腐蚀;减少噪音;维修养护工作量较少等。
与混凝土桥相比有:重量较轻;制造安装较为容易;施工速度快、工期短等。
二、钢-混组合结构在各种桥梁中的应用钢混组合结构桥梁种类繁多,但总的来说可以分为两类:第一类是在同一截面内采用钢与混凝土两种材料,通过剪力连接件来实现钢与混凝土的共同作用,称为组合梁,也有学者称之为结合梁:另一类是在桥梁的各个部位分别采用混凝土梁、钢梁以及组合梁的两种或三种形式,通过结合段来连接不同材料的部位,一般称之为混合梁。
具体到各种桥型,则可以大致分为以下几种:1、组合钢板梁桥。
通过连接件把工字形钢板梁与混凝土桥面板组合起来,使钢板梁的抗弯刚度大幅度提高,从而能减小梁高,增大跨径。
实例探讨钢—混组合连续梁桥现状由于我国经济的快速发展,带动我国交通工程行业也在飞速的进步,在这其中,进步最快的是桥梁工程行业。
对此,很多人都认为,保证桥梁施工的安全在很大的程度上就是保证整个道路施工工程的安全,本文主要针港珠澳大桥钢—混组合连续梁桥进行探讨,其桥梁的长期运作导致其疲劳性加剧。
一、钢—混组合连续梁桥现状钢-混凝土结构的组合梁,又被称作是结合梁,这种梁结构是一种新型的结构模式,名字也是因为其主要的构建,以及组合方式得来的。
这个结构是将钢与混凝土板通过特殊地方式进行连接,构成一个主体,然后投入使用的一种梁结构。
这两种材料因为其组合方式的不同,所以在应用的过程中,也可以因为其组合方式被称为叠合梁与混合梁两种。
首先叠合梁就是表明,这两种材料在进行组合的过程中,梁横截面上是可以清晰的看见两种材料的。
其次就是混合梁,这种梁在使用的过程中,与叠合梁不同,其材料在使用的过程当中看不见,本文在进行阐述的过程中,所涉及到的梁结构都是以叠合梁为例进行阐述的,如果没有在文中特别的指出,文章所提到的就都是叠合梁。
二、钢—混组合连续梁桥疲劳性现状就现在的状况来看,当对钢-混组桥梁的疲劳问题进行分析时,其主要的研究方向大概可以分为两个方面,首先就是在对其进行研究的过程中,要对桥梁本身所产生的疲劳问题进行研究。
从而能直观的得到影响桥梁疲劳度的众多因素,并且对这些因素绘制一个可以直观反映桥梁疲劳度的曲线。
其次就是在对桥梁的疲劳度进行分析的过程中,应该将分析的一部分注意投入到运营过程中所造成的桥梁损伤。
特别是汽车荷载造成的影响。
通过对这些数据进行统计,制作出桥梁在使用期间所受到的荷载而造成的疲劳系谱。
三、钢—混组合连续梁桥疲劳特性有限元定义有限元计算方法出现的时间为上个世界流失年代左右,因为那时,计算机技术已经出现,并且表现出迅猛发展的态势,这种计算方法就随着计算机技数的快速发展而被广泛的应用。
这种计算方法在运用的过程中,其基本的运算思想就是要将这个结构通过一定的方式,使其发生离散,最后将需要进行计算的部分看做是一种由很多细微部分构成的,这些细微的部分我们可以称之为子域,这些子域尽管已经离散化,但是在某种程度上,也是拥有一定联系的,这些小的单元通过一种有限的节点进行连接。
安徽建筑摘要:近年来随着城市建设的发展,在修建跨线桥梁,尤其是跨越城市主干道、高速公路、铁路线的时候,往往跨度较大,整跨采用钢箱梁形式存在工期长、风险大、造价高的缺点,而大跨度预应力钢-混混合梁首先进行混凝土部分梁段现浇施工,同时进行跨线钢梁同步安装,其次进行混凝土梁段和跨线钢桥合龙段施工,最后进行腹板钢束和顶板钢束张拉施工,使混凝土梁段和钢箱梁形成整体。
但在施工钢-混混合梁的施工时,会遇到钢箱梁的精准就位困难、钢-混结合段的预应力作业困难等一系列问题,这些问题直接影响钢-混凝土混合梁的施工效率、质量和安全。
为解决上述问题,文章基于跨越城市主干路条件下,提出了一种现场施工效率高、安全性好、定位准确和钢-混结合性能好的大跨度预应力钢-混混合梁施工方法。
关键词:钢管支撑;钢箱梁;现浇大跨度预应力钢-混凝土混合梁施工技术探讨岳粹歌(合肥市重点工程建设管理局,安徽合肥230001)作者简介:岳粹歌(1972-),男,安徽凤台人,本科,高级工程师。
研究方向:建设项目管理。
中图分类号:TU375.1文献标识码:A 文章编号:1007-7359(2021)08-0075-02DOI:10.16330/ki.1007-7359.2021.08.0341工艺原理大跨度预应力钢-混混合梁施工,首先进行混凝土部分梁段现浇施工,同时进行跨线钢梁同步安装,其次进行混凝土梁段和跨线钢桥合龙段施工,最后进行腹板钢束和顶板钢束张拉施工,使混凝土梁段和钢箱梁形成整体。
施工时,钢箱梁支架采用钢管支撑桩+工字钢+限位占板的单元式组拼体系,混凝土梁采用满堂支架。
2大跨度预应力钢-混凝土混合梁施工工艺2.1施工工艺流程见图2。
2.2支架安装混凝土梁支架采用满堂支架,按方案规定步距进行搭设。
钢箱梁临时支撑系统按组设置,每组临时支撑自下而上由基础、钢管支撑桩、工字钢分配梁及限位装置四部分组成,具体材料如表1所示。
每组临时支撑的尺寸为2.65m×1.65m ,可根据梁宽自由的搭配组装。
大跨度曲线钢箱组合梁研究分析发布时间:2022-08-31T07:52:44.020Z 来源:《工程建设标准化》2022年37卷4月8期作者:杨恒[导读] 本文就以具体工程,对曲线钢箱组合梁进行具体分析,在受力层面,收缩徐变对桥体变位层面,进行阐述,对后续的设计和施工提供依据。
杨恒重庆交通大学重庆市 400000摘要:在国家飞速发展下,城市曲线高桥的建设已得到巨大的进步。
但是近年来还是有层出不穷的事故发生,究其原因,大多是出于设计和施工上细节忽视,在稳定和结构方面的材料的选择不够精细。
本文就以具体工程,对曲线钢箱组合梁进行具体分析,在受力层面,收缩徐变对桥体变位层面,进行阐述,对后续的设计和施工提供依据。
关键词:钢箱梁;有限元;收缩徐变;预拱度;0 引言在城市桥梁施工中钢-混组合梁的钢梁可以兼作支架来承担混凝土湿重、施工荷载及其自重,有效减少施工模板和桥下临时支架的数量,缩短施工工期,降低施工费用。
笔者主要从钢-混组合梁顶板厚度及其加劲肋的设置进行分析。
钢梁顶板作为施工模板承担混凝土湿重,此时对顶板应力和钢梁的稳定性要求较高。
当混凝土桥面板硬化形成组合结构时,钢梁上翼缘的变形受到混凝土桥面板的限制,因此可减小钢-混组合梁顶板厚度,控制顶板加劲肋的设置。
以上述分析内容为出发点,研究钢-混组合梁中钢梁的施工应力、成桥应力及其稳定性,力求做到满足正常交通功能的情况下获取更高的综合经济效益。
1 工程概况某大桥支线土建工程分为两个标段。
第二标段主线桥梁中,大跨度桥梁采用钢箱组合梁结构,常规跨度采用预制小箱梁。
本文的研究内容为钢箱组合梁。
本标段钢箱组合梁主梁为双幅布置,设置为三个桥段,每段60m。
本文仅研究16m桥宽60m简支钢箱组合梁,主线第21联右幅,主线第27联左幅,主线第35联左右幅。
2 有限元计算模型强度设计进行钢梁整体强度、刚度验算分析时,采用 Midas/Civil 软件。
该组合梁跨径较大,在钢梁自重、混凝土桥面板、二期恒载、收缩徐变及活载作用下,主梁的变形量较大,为保证成桥线形平顺并满足设计要求,组合梁钢梁制造时必须对其设置预拱度。
市政大跨度钢混组合箱粱施工技术摘要:由于市政工程大跨度钢混组合箱梁的结构复杂性和施工难度较大,施工质量和进度往往面临着严峻的挑战。
因此,科学合理的施工技术在确保工程质量和进度方面起着至关重要的作用。
本论文旨在探讨市政工程大跨度钢混组合箱梁的施工技术,为该领域的研究和实践提供有价值的参考。
关键词:市政工程,大跨度钢混组合箱梁,施工技术,预应力张拉,质量控制。
引言:随着城市化的推进,越来越多的城市需要建设大跨度桥梁,以满足交通运输和城市发展的需要。
而钢混组合箱梁作为现代桥梁工程中一种重要的结构形式,因其自重轻、刚度大、承载能力强等优势,被广泛应用于市政工程中,成为城市交通建设的重要组成部分。
一、市政工程大跨度钢混组合箱梁的意义随着城市化进程的加速和城市规模的扩大,城市间的交通联系变得越来越紧密。
大跨度桥梁作为城市交通的重要组成部分,能够连接不同地区,畅通交通,缓解城市交通压力,提高交通运输效率。
钢混组合箱梁作为一种高强度、高刚度的桥梁结构形式,能够跨越较宽的河流、湖泊、道路等,为城市交通提供稳固可靠的通道。
大跨度钢混组合箱梁作为一种现代桥梁建筑形式,其外观设计可以在一定程度上体现城市的美感和形象。
优雅、精致的桥梁设计能够提升城市的文化品位和城市形象,为城市增色添彩,吸引更多的游客和投资。
二、市政大跨度钢混组合箱梁施工技术的应用1施工前准备工作首先,项目方案审查,确保所有技术要求和设计规范符合市政大跨度钢混组合箱梁施工的需要。
这一步是确保施工过程不会出现重大问题的基础。
其次,施工组织设计,包括确定施工流程、分工以及施工进度计划。
在这一阶段,要充分考虑各个施工环节之间的关联性,合理规划资源的利用,确保施工过程的高效顺利。
接着,材料采购工作。
仔细评估供应商,选择优质的钢材和混凝土等材料,以确保组合箱梁的质量和耐久性。
同时,与供应商协商供货时间,保证材料的及时到达。
然后,对施工所需的设备进行调试和检验。
确保施工所使用的各类机械设备、仪器仪表等都处于良好工作状态,以避免因设备故障导致施工延误或质量问题。
大跨度钢箱梁更换为钢-混组合梁的原因及可行性分析1钢箱梁更换为钢-混组合梁的原因原桥梁大跨均设计为钢箱梁桥,钢箱梁的桥面铺装层厚度为7cm,有轨电车轨道安装需求桥面铺装层厚度为25cm,且铺装层与钢箱梁之间无层间传力构件,不能协调变形或造成面层脱落显现。
钢桥面与铺装之间刚度悬殊太大,二者变形不能协调。
又由于钢箱梁所在位置均为需求大跨度桥梁的困难地段,若采用大跨混凝土箱梁结构,会产生施工影响交通及下部结构尺寸庞大等情况。
基于以上多种原因,通过多方面考虑,拟定采用钢-混组合梁的方式,混凝土板提高梁体刚度,并通过剪力键与钢结构连接,同时为轨道预埋构件提供了预埋空间,轨道、混凝土板及钢结构三者受力变形协调,能够满足刚度、受力、较大跨越能力等多方面要求。
2现阶段钢-混组合梁发展及理论落实情况钢-混组合梁梁在美、日、欧洲已经得到了广泛的应用,美国最早制定了设计规,随后德国、英国和印度也制定了设计规。
国钢-混组合梁梁在工程中的应用从20世纪50年代起组合梁在交通、冶金、电力及煤矿等系统都有所应用。
1957年建成的长江大桥,其上层公路桥就已采用了组合梁结构(跨度18 m,梁距1.8 m);早在1963年就把组合梁结构用于煤矿井塔结构。
从1985年开始,组合楼盖在高层钢结构中得到了广泛的应用;进入90年代,组合梁大量用于城市立交桥的主体结构与高层建筑的楼盖体系中。
1993年由市政设计研究院设计的国贸桥的三个主跨采用了连续组合梁结构,是该结构在国城市立交桥中首次应用。
近年来在、等城市的立交桥建设中,由于钢一混凝土组合连续梁桥跨越能力大、建筑高度小、抗震性能好以及施工速度快等优点,得到了广泛的应用,建成了以航天桥(主跨73 m)和桥(主跨64m)为代表的一批钢一混凝土连续组合梁桥。
钢-混组合梁桥采用了钢梁作为受力主结构,又利用钢梁作为现浇混凝土层的支撑模板构造,不仅简化施工工序,降低了施工难度,同时缩短了施工工期。
钢-混组合梁在我国的起步较晚,主要原因在于混凝土和钢结构材料受力的不同性,钢-混组合梁设计理论的不完善。
但随着大量实验研究和广泛应用实践,逐渐地丰富了该类梁的设计和施工经验,完善了相关的理论,极大的促进了该类梁桥的推广。
钢-混组合梁连续梁桥其整体受力性能的优越性、工程造价的经济性以及能充分发挥钢材和混凝土两种材料各自的优势的合理性和便于施工的突出特点而得到广泛的应用。
随着《钢-混凝土组合桥梁设计规》(GB50917-2013)的发行,钢-混组合梁设计理论得到了完善。
有了完整的理论基础指导,使得此类梁体的应用更加方便、快捷、安全。
由于组合梁具有抗疲劳性能好、承载力可靠、节约钢材、降低梁高和增强梁的刚度的优点,已被广泛应用于城市立交桥及高速公路的跨线桥。
3钢-混组合梁特点简介组合梁桥采用剪力连接件将钢梁等结构构件与钢筋混凝土桥面板结合成整体,钢筋混凝土桥面板不仅直接承受车轮荷载起到桥面板的作用,而且作为主梁的上翼板与钢梁形成组合截面,参与主梁共同作用。
组合梁桥上缘受压、下缘受拉,最符合组合梁材料分布的合理原则,即梁上翼缘应是适宜受压的混凝土板,下缘是利于受拉的钢梁,并通过在混凝土顶板加设预应力来抵抗连续梁负弯矩,能够满足连续梁结构受力需求。
(1)与钢梁相比,钢-混组合梁具有以下特点:a)减少了钢材的用量,节约了造价;b)增大了梁的刚度,有利于整体稳定性;c)采用钢筋混凝土桥面板,有利于沥青面层的结合,提高桥面铺装的耐久性。
(2)与混凝土梁相比,钢-混组合梁梁具有以下特点:a)结构自重轻,减少了下部基础的工程量;b)已安装钢梁可作为模板使用,节省了模板工程量;c)施工工期短,且对桥下交通的影响小;d)降低了梁高,有利于桥下净空利用率。
4 施工方案及造价综合对比施工方法工序对比表结构综合对比表通过以上对比,钢-混组合梁造价约为钢箱梁的2/3,施工工期及施工周期较钢箱梁长,且钢-混组合梁能够提供较大的刚度,且为轨道的预埋提供空间;能够充分满足此工程各项需求。
5钢-混组合梁对桥墩影响的理论分析5.1桥梁下部计算模型的选择本工程共计100多联连续梁、简支梁或结构简支桥面连续的箱梁,桥梁规模庞大且结构复杂,其中第五、十一、十五、三十四、三十九联原设计为钢箱梁,现由于有轨电车对轨道安装及梁体截面刚度的需求,拟考虑将原钢箱梁结构更换为钢-混组合梁,上部结构反力相应增加,对原下部桥墩进行结构安全简算。
通过对桥墩的结构特点及桥梁跨度进行分析,选择部分有代表性的桥墩对其进行结构安全分析。
抗震分析桥梁选用的基本原则:1、桥墩同样跨度或悬臂长度情况下,取桥梁相邻跨度之和较大者作为代表。
2、桥梁相邻跨度之和相差不多情况下,取桥墩跨度较大、悬臂较长者作为代表。
分别选择主线第5联ZX14墩、主线桥第11联ZX31~32墩、主线第34联ZX101墩进行结构安全分析,如下表所示。
结构安全分析桥墩一览表5.2计算荷载的选取恒载选取:钢-混组合梁钢结构梁高1.8~2.3m,混凝土板厚30cm。
上部铺装厚度约30cm。
根据统计结果,钢-混组合梁每平米重约19KN(钢箱梁每平米重约12KN)。
其中钢结构部分4KN/平米,现浇层部分8KN/平米,栏杆铺装部分7KN/平米。
汽车荷载加载方式:沿盖梁纵向以车道荷载的方式进行加载,按照《公路桥涵设计通用规》(JTG D60-2004)图4.3.1-3进行布置车道荷载。
荷载大小为相邻最大跨径一个车道的计算反力。
钢-混组合梁断面示意图5.3.计算标准(1) 设计荷载:城-A级;(2) 计算温度:整体降温20℃,整体升温20℃,收缩徐变等效降温40度。
5.4.计算荷载参数(1) 混凝土重力密度:26 KN/m3(2) 结构安全等级:I级;(3) 冲击系数u按0.4计入;(4) 预应力管道摩擦系数取0.17;(5) 管道每延米摩擦影响系数取0.0015。
5.5. 计算标准材料名称及强度取值表1.2续表1.25.6 作用类别、作用效应组合1.永久作用:结构重力、预应力、上部结构反力和混凝土的收缩及徐变作用;2.可变作用:汽车荷载、温度作用。
3.作用效应组合(1)承载能力极限状态组合设计值Sud=1.2×永久作用 +1.4×汽车荷载+0.8×1.4温度作用。
(2)正常使用极限状态作用短期效应组合:永久作用+0.7×汽车荷载+0.8×温度作用;作用长期效应组合:永久作用+0.4×汽车+0.8×温度作用。
5.7. 计算结果数值单位及方向约定弯矩:KN*m;“—”代表弯矩方向;应力:Mpa;“—”代表应力为拉应力;挠度:mm;力:KN;“—”代表轴力为压力。
5.8. ZX14盖梁计算5.8.1 模型描述5.8.1.1 单元数量 : 梁单元 59 个5.8. 1.2节点数量 : 57 个ZX14桥墩模型三维图5.8.2持久状况承载能力极限状态结果5.8.2.1基本组合弯矩包络图最大负弯矩:89954KNm5.8.2.2长短期组合下应力包络图最大压应力:12.1mpa,最大拉应力:0.0005mpa5.8.2.3基本组合包络变形图最大竖向变形:28.1mm5.9. ZX31盖梁计算5.9.1 模型描述5.9.1.1 单元数量 : 梁单元 177个5.9. 1.2节点数量 : 190个ZX31桥墩模型三维图5.9.2持久状况承载能力极限状态结果5.9.2.1基本组合弯矩包络图最大负弯矩:69505.8KNm5.9.2.2长短期组合下应力包络图最大压应力:10.7mpa,最大压应力:0.9mpa5.9.2.3基本组合包络变形图最大竖向变形:18.7mm 5.10. ZX32盖梁计算5.10.1 模型描述5.10.1.1 单元数量 : 梁单元 187个5.10. 1.2节点数量 : 201个ZX32桥墩模型三维图5.10.2持久状况承载能力极限状态结果5.10.2.1基本组合弯矩包络图最大负弯矩:5559.6KNm5.10.2.2长短期组合下应力包络图最大压应力:10.4mpa,最大压应力:0.9mpa 5.10.2.3基本组合包络变形图最大竖向变形:26.6mm5.11. ZX101盖梁计算5.11.1 模型描述5.11.1.1 单元数量 : 梁单元 191个5.11. 1.2节点数量 : 181个ZX101桥墩模型三维图5.11.2持久状况承载能力极限状态结果5.11.2.1基本组合弯矩包络图最大负弯矩:9959KNm5.11.2.2长短期组合下应力包络图最大压应力:14.75mpa5.11.2.3基本组合包络变形图最大竖向变形:38.4mm6 国外实例及外观表现目前,钢-混组合梁在国使用较为广泛,其外观表现形式多样化,腹板侧面表现与钢箱梁基本相同。
底板可采用漏空、封闭等多种形式。
实例项目照片钢-混组合梁国使用实例:(1)、承出海路市区至石门寨段复线工程K1+488京高速分离立交桥路桥集团桥梁技术。
(2)、京杭运河市区段改线工程—312国道西大桥省交通规划(3)、市南坪快速路梅观立交有色冶金设计研究院(4)、市二环快速路提升工程市政工程设计研究总院(5)、沿海公路至乐亭段高速公路省交通勘察设计研究院7综合评价钢-混组合梁桥是在钢筋混凝土结构和钢结构的基础上发展起来的结构。
组合桥充分发挥了钢材和混凝土的力学特性,并具有很好的施工性能。
能够满足本项目中对桥梁跨度、刚度、较轻恒载及施工快捷方便等方面的需求。
且造价较钢箱梁减少约30%,节省工程造价。
随着本工程中的组合梁使用,不断增加设计、施工及使用者对钢-混凝土组合结构优越性的认识,提高该类梁的运用技术,组合桥将会在我市桥梁建设事业中发挥越来越重要的作用。