连续双工字钢—混组合梁桥腹板局部屈曲研究
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总第323期交 通 科 技SerialNo.323 2024第2期TransportationScience&TechnologyNo.2Apr.2024DOI10.3963/j.issn.1671 7570.2024.02.013收稿日期:2023 11 27第一作者:石云冈(1981-),男,硕士,高级工程师。
波形钢腹板 UHPC组合连续箱梁桥结构性能分析石云冈1 李立峰2 钟 卫1 皮立军1(1.湖南省交通科学研究院有限公司 长沙 410015; 2.湖南大学土木工程学院 长沙 410082)摘 要 为解决传统预应力混凝土PC箱梁桥跨中挠度过大和腹板开裂的难题,文中提出“大跨径波形钢腹板 UHPC组合连续箱梁桥”的新桥型结构,通过有限元建模和计算分析,对波形钢腹板 UHPC组合连续箱梁桥结构性能进行研究,并论述该桥型结构的性能优势。
研究表明,波形钢腹板 UHPC组合连续箱梁桥具有以下特性:①结构恒载内力占比明显降低;②结构沉降适应性较好;③结构横向刚度弱于竖向;④偏载对顶板应力影响明显,对底板应力影响次之,对主梁竖向位移影响小;⑤该桥型结构在梁高、顶板厚度和顶板横向预应力方面具有较大优势。
随着UHPC材料的推广应用,波形钢腹板 UHPC组合连续箱梁有望成为大跨连续梁桥具有竞争力的桥型方案。
关键词 波形钢腹板 超高性能混凝土 组合箱梁 结构性能中图分类号 448.21+3 传统大跨径预应力混凝土(PC)箱梁桥因结构自重大和混凝土收缩徐变等原因,箱梁普遍存在腹板开裂和跨中下挠过大等问题[1],至今尚未较好解决。
针对大跨PC连续箱梁桥的病害,工程界曾提出波形钢腹板 PC组合连续箱梁[23]的解决方案,即将传统PC箱梁混凝土腹板替换为波形钢腹板,该方案减轻了结构自重,改善了结构病害,避免了腹板开裂,但在大跨径结构应用中自重和收缩徐变等效应仍然比较明显,跨中下挠过大的问题仍未得到根本解决。
超高性能混凝土(UHPC)是一种新型复合材料,其抗拉和抗弯折强度远高于普通混凝土,其优异的力学和耐久性能使得从根本上解决上述问题成为可能。
解析钢—混凝土连续组合梁的设计方法发布时间:2021-06-28T14:55:32.337Z 来源:《基层建设》2021年第6期作者:周小建[导读] 摘要:钢—混凝土连续组合梁在桥梁项目中占据着重要地位,作为新型结构,可充分发挥出钢、混凝土材料优势,提升桥梁质量。
上海沪江建筑工程有限公司摘要:钢—混凝土连续组合梁在桥梁项目中占据着重要地位,作为新型结构,可充分发挥出钢、混凝土材料优势,提升桥梁质量。
在此之上,本文简要分析了钢—混凝土连续组合梁结构特征,并通过负弯矩区抗裂设计、组合梁刚度设计、抗剪连接件设计、顶底板承载力设计方法,由此为桥梁局部稳定性的改善奠定基础。
关键词:钢—混凝土连续组合梁;桥梁结构;抗裂设计前言:钢—混凝土组合梁是采用钢梁+混凝土底板的设计方式,促使桥梁建设中梁架形成较强的稳定性,由此维护桥梁安全。
同时,运用此种连续组合梁结构,还可增强抗拉强度与抗变形能力。
因其具备自重轻、跨度大等特性,在桥梁施工中拥有广泛的应用空间,借此可为桥梁项目的组合梁设计带来新的指引。
一、钢—混凝土连续组合梁结构特征钢、混凝土材料作为桥梁结构中的重要材料,若能采用钢—混凝土连续组合梁结构,有利于提升桥梁稳定性。
结合以往设计经验可将其结构特征归纳为以下五点:第一,高承载力,此类组合梁结构可采用联合受力的方式,促使每一种材料均能体现出最大化优势,而且还可提高材料的利用率。
与非组合梁比较,其承载性能更突出[1]。
第二,强刚度,桥梁结构中,能够借助连接件,将其设计为T型梁,且翼缘处以钢梁为主,致使组合梁结构的刚度可在钢梁基础上至少提升25%承载力。
第三,稳定性良好,其结构与钢梁相比,具有较强的刚度。
所以,经由组合梁结构,还可保持桥梁结构的稳定性良好,避免在桥梁项目中因失稳现象,破坏桥梁结构的实用性与安全性。
第四,便捷性,组合梁结构在其施工环节与非组合梁结构,操作起来更加便捷,因其模板量较少,故而施工人员承受的工作量更少,可适当提高施工效率。
装配式组合连续梁桥的钢箱梁设计原理分析作者简介:张元元(1985-),男,汉族,湖北枝江人,本科,路桥隧及市政公用工程高级工程师,从事路桥隧及市政公用工程设计。
摘要:为了提升连续钢箱梁设计水平,总结了装配式组合连续钢箱梁桥的受力特点,从立面布置、横断面布置、加劲肋、横隔板等方面分析了装配式组合连续钢箱梁桥的构造设计要点。
随后,以某公路项目为依托,利用Midas/Civil软件建立计算模型,探讨了梁体在顶推施工过程中的受力和变形特性,研究成果可为装配式组合连续钢箱梁桥设计提供理论指导。
关键词:组合梁;钢箱梁;构造设计;Midas/Civil软件;受力变形0 引言随着我国经济水平快速发展,桥梁作为道路上重要的构造物,其数量也逐年增加,同时桥梁设计质量要求也越来越高。
组合连续梁桥因具有受力性能好、构造简单等优势,在桥梁结构设计中取得了较广泛的应用。
传统的组合连续梁桥一般是采用钢箱梁与桥面板分步施工的方案,即先架设好钢箱梁,再以钢箱梁为支撑平台浇筑桥面板。
这种施工方案的工期较长,施工技术要求高,现场会产生大量的垃圾和噪音,不符合当前节能环保的建设理念。
鉴于此,有学者提出使用装配法来建造组合连续钢箱梁桥,以缩短施工工期,减小现场施工安全隐患。
但是,相关设计理论不完善,设计人员对装配法的理解也较肤浅[1]。
因此,进一步研究装配式组合连续梁桥的钢箱梁设计方法具有重要的工程意义。
1 装配式组合钢箱梁受力特点及构造设计1.1 受力特点分析组合连续钢箱梁桥的结构由钢箱、剪力键、桥面板、加劲肋、横隔板等组成,不同构件的受力特点如下:①剪力键。
用于传递交界面剪力,抵抗混凝土板与钢梁竖向分离的“掀起力”;②桥面板。
直接承担车辆轮压,一方面抵抗弯曲作用,另一方面与钢梁一起抵抗扭转;③钢箱。
桥梁结构的关键承载构件,通过桥面板和横向联结系形成一个整体,共同承担抗弯作用。
需注意,钢箱的下翼缘是抗弯主体,上翼缘板对箱梁抗弯能力的贡献较小;④横隔板。
总第323期交 通 科 技SerialNo.323 2024第2期TransportationScience&TechnologyNo.2Apr.2024DOI10.3963/j.issn.1671 7570.2024.02.004收稿日期:2023 10 07第一作者:刘旺宗(1991-),男,硕士,工程师。
钢桁混凝土组合连续梁桥面板负弯矩区抗裂技术研究刘旺宗(甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司 兰州 730030)摘 要 为解决大跨度连续组合桁架桥面板负弯矩区开裂问题,分别以主跨80,120m的钢桁 混凝土连续组合梁为研究对象,采用midasCivil2021软件建立空间杆系模型,并分别按优化施工顺序法、预加荷载法、施加预应力法、抗拔不抗剪剪力钉连接技术,以及综合抗裂技术等方法进行抗裂性能对比分析。
结果表明,采用优化施工顺序使桥面板负弯矩区拉应力降低明显,但由于钢桁梁节点处的剪力集中效应,全桥桥面板拉应力仍较高;预加荷载法在预加力超过一定限值后,对负弯矩区抗裂能力再无贡献;施加预应力法可直接解决负弯矩区开裂问题,但预应力产生的次内力对主桁受力影响较大;抗拔不抗剪连接件可有效释放负弯矩区拉应力,但难以降低桥面板整体拉应力水平;综合抗裂技术在采用抗拔不抗剪连接件的同时,优化施工顺序,分期张拉钢束并改变桥面板的叠合时机,具有良好的的抗裂性能。
关键词 钢桁 混凝土组合梁 负弯矩区开裂 抗拔不抗剪剪力钉 有限元分析中图分类号 U441 钢桁混凝土组合梁是将钢桁梁和混凝土桥面板通过剪力连接件连接,形成受力整体的组合结构桥梁。
钢桁 混凝土组合梁在大跨度组合梁应用中优势显著,其结构形式简单,受力明确,并可合理配置用钢量,节约工程造价。
相比传统的钢箱混凝土组合梁,钢桁梁跨越能力更大,自重明显降低,在大跨度和高震区应用具有良好的经济性和适用性。
组合连续梁桥负弯矩区开裂问题是该类结构桥梁的通病,由于开裂问题导致结构刚度降低,并引起一系列耐久性问题,从而影响桥梁结构寿命[1]。
简支转连续钢-混组合梁负弯矩区连接构造受力性能试验研究成子满
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)1
【摘要】以国内某座简支转连续钢-混组合梁桥工程为依托,设计了两根负弯矩区具有混凝土横梁连续段的试验梁SCB-1和SCB-2,针对不同荷载作用下两根梁的受力性能进行室内试验研究,同时就试验过程中的构件扭转现象进行了有限元分析。
结果表明:极限荷载下试验梁破坏模式为钢筋先屈服,负弯矩区横梁连接栓钉受力约为220MPa,满足使用要求,试验梁裂缝主要集中在横梁中线两侧1/5~1/3计算跨径范围内,是构件抗裂的关键区域;构件设计过程中应尽量避免偏载和不均匀支撑的共同作用;扭转现象使得构件整体受力性能降低约20%,实际工程中建议增加横向连接刚度。
【总页数】7页(P34-40)
【作者】成子满
【作者单位】河北迁曹高速公路开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U443.3
【相关文献】
1.大宁河特大桥钢——混组合连续梁负弯矩区受力特性模型试验研究
2.钢-混组合连续梁负弯矩区受力性能研究及实用新型装置
3.钢-UHPC-NC组合梁负弯矩区受
力性能试验研究4.钢-混组合梁零号块负弯矩区桥面板受力性能分析5.简支转连续钢-混组合梁桥负弯矩区设计及工程应用
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浙江交通职业技术学院学报,第21卷第4期,2020年12月Journal of Zhejiang Institute of Gomimmications Vol .21 No .4, Dec .2020钢-混凝土组合连续箱梁桥几何线形控制研究诸葛跃芳,潘泳,叶小海(浙江交工集团股份有限公司,杭州310051)摘要:由于钢-混凝土组合连续箱梁桥结构空间尺寸大、施工过程复杂,使得结构施工过程中的空间应力较为复杂,结构的线形控制成为了桥梁施工控制的难点Q 基于对工厂预制、少支点安装的连续组合箱梁桥线形控制的研究,讨论了钢主梁制 造线形控制、现场安装线形控制、安装系统转换线形控制、非对称组合截面扭转对 线形控制的影响等,以期为同类工程提供参考。
关键词:中小桥梁;组合梁;施工;几何线型中图分类号:U 448.216 文献标识码:Adoi : 10.3969/j .issn .l 671-234X .2Q 20.m .001文章编号:1671-234X (2020 ) 04 - 00010引言对于桥梁设计而言,桥梁的线形是否满足要求的一个重要因素是桥梁的几何线形控制精度。
同 时,施工质量也可通过施工过程中的桥梁线形控制 进行判断。
对于钢-混凝土组合桥梁来说,特别是 截面不对称、轴线为曲线的桥梁,其结构空间复 杂,导致受力复杂,容易发生扭转变形。
另外,抗 剪连接件剪切变形也易引起钢和混凝土之间的界面 滑移;钢制品的焊接收缩产生的弯曲和扭曲以及混 凝土徐变收缩引起的挠度会给线形控制带来相当大 的困难。
1线形控制要点分析以杭州二绕跨杭金衢高速的40m + 45m 连续组 合箱梁桥为例(组合梁断面图如图1所示),从单 片梁制造到成桥需先后经历单元制造、节段组装、 现场组装、焊接、混凝土浇筑等施工阶段,组合箱 梁桥的每个施工阶段都会发生线形变化。
施工阶段04主要包括钢梁构件制造、现场安装两个阶段。
(1)钢梁构件制造阶段。
强迫位移法在连续钢-混凝土组合曲线箱梁桥的适应性研究刘晟【摘要】强迫位移法是一种给钢-混组合结构的墩顶混凝土板施加预压应力的方法.建立连续钢-混组合曲线箱梁桥的ANSYS有限元模型,计算不同曲率半径时,采用强迫位移法时结构的性能指标.研究结果表明:当曲率半径较小时,强迫位移法(中墩处内、外侧支座施加相同的强迫位移)会使结构产生严重的扭转,导致内、外侧钢梁、混凝土板内力及内、外支座反力差异较大,因此在小半径的钢-混组合结构曲线箱梁桥中需谨慎使用.【期刊名称】《湖南交通科技》【年(卷),期】2014(040)004【总页数】5页(P72-75,91)【关键词】连续钢-混组合曲线箱梁桥;强迫位移法;有限元分析;曲率半径【作者】刘晟【作者单位】长沙理工大学建筑与土木工程学院,湖南长沙410114【正文语种】中文【中图分类】U448.21+30 引言随着交通量的日益增加、城市出行压力增大、繁忙路口拥堵不堪,为缓解交通压力并有效分流,修建立交桥是一个有效的解决方法。
受跨越路线的需要以及建造场地的制约,立交桥一般具有曲率半径小、跨越要求高、连续多跨的特点。
另外,随着社会的进步,除了满足交通线上跨越障碍物的功能要求外,人们还对桥梁结构美观性的要求越来越高。
钢—混凝土组合箱梁能很好地发挥混凝土的抗压性能和钢材的抗拉、抗剪性能,具有自重轻、截面轻巧美观、跨越能力大的优点。
因而连续钢-混凝土组合曲线箱梁桥在城市立交的设计中越来越多地受到设计师们的青睐[1-3]。
但是在外荷载作用下,连续钢-混组合梁桥负弯矩区的混凝土桥面板处于受拉,而钢梁处于受压的不利受力状态。
在各种荷载的组合以及其它因素作用下,负弯矩区的混凝土板往往会因拉应力过大而开裂[4-6],从而导致整个结构的刚度降低,承载能力下降,进而影响到结构的安全性、使用性以及耐久性。
因此,在钢-混组合桥梁的设计过程中,会使用一些方法对负弯矩区的混凝土板施加预压应力,使得桥梁在成桥状态下,具备一定的压应力储备,以防止桥梁在正常使用状态下出现混凝土板开裂的现象[7-9]。
钢-混凝土组合梁结构试验研究与有限元分析胡少伟;喻江【摘要】双箱钢-混凝土组合梁结构是一种新型钢-混凝土组合结构,具有较好的应用前景。
为研究该种组合梁的结构性能,并分析其强度和刚度的主要影响因素,设计了两根组合梁模型进行试验研究。
通过测试其跨中截面应变、纵向挠度、承载能力等参量来分析该组合梁的荷载应变曲线、荷载挠度曲线等。
借助有限元软件ANSYS 建立了组合梁的三维空间有限元模型,考虑材料非线性,对该组合梁模型进行了有限元分析。
分析结果与试验结果的比较分析表明,两者吻合良好,表明该研究对工程应用具有一定的指导作用和参考价值。
%The double - box steel - concrete composite beam structure is a new type of steel - concrete composite structure that has wide application prospect. In order to further investigate the mechanical performance of the composite structure and analyze the influential factors of strength and stiffness,two specimens model beam were designed and studied. Through the measuring pa-rameters such as the strain of mid - span cross - section,longitudinal deflection and bearing capacity,the loading - strain curve and loading - deflection curve were analyzed. By consideration of the material nonlinearity,a 3D model for the composite beam is established and analyzed by ANSYS. Finally,the comparative analysis between experimental test and finite element simulation is conducted,which shows a high correlative agreement with each other. This research has a certain guidance and reference value for engineering application.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】6页(P50-55)【关键词】双箱组合梁;试验研究;有限元模拟;对比分析【作者】胡少伟;喻江【作者单位】南京水利科学研究院材料结构研究所,江苏南京 210024;南京水利科学研究院材料结构研究所,江苏南京 210024; 河海大学土木与交通学院,江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TV335钢-混凝土组合结构经过近100 a的研究和发展,因其具有良好的受力性能已广泛应用于交通工程、桥梁工程、高层建筑工程等领域。