波形钢腹板PC组合箱梁结构特点分析与试验研究

该文介绍了波形钢腹板PC组合箱梁结构的研究进展,叙述了这种箱梁的波形钢腹板和预应力体系的构造特征。设计制作了波形钢腹板PC组合箱梁并进行试验研究,得到了一些有价值的结果,为进行波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计和施工提供了经验。     

波形钢腹板组合箱梁桥的设计与计算分析

针对国内首座应用于高速公路的波形钢腹板组合箱梁桥——卫河特大桥,对其箱梁预应力体系布置等方面的设计进行了介绍,并采用桥梁博士建立杆件分析模型,对主梁的受力进行了验算.结果表明,在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求,抗剪连接件的抗剪能力满足要求;在正常使用极限状态下,主梁的应力及主梁挠度满足要求,且波形钢腹板不会发生屈曲破坏.     

五板波形钢腹板PC组合箱梁在桥梁工程中的应用

结合2007年以来我国已建成的1座和在建的2座波形钢腹板PC组合箱梁桥,介绍了波形钢腹板PC组合桥梁的设计要点,为这种结构在我国桥梁工程的应用提供参考.     

宽幅多室波形钢腹板PC组合箱梁施工技术

波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种经济、高效、施工简便的新型桥梁结构形式,随着我国对波形钢腹板PC组合箱梁结构研究的不断深入和应用技术的成熟,它将在我国的桥梁工程中得到愈来愈广泛的应用。以卫河特大桥为例,对宽幅多室波形钢腹板PC组合箱梁的施工技术及工艺进行了阐述。     

波形钢腹板组合箱梁桥动力特性有限元分析与荷载试验

采用ANSYS建立了波纹钢腹板混凝土箱粱的空间有限元模型,并通过与波纹钢腹板混凝土试验箱梁实测值的对比,验证了有限元模型的适用性.     

谈波形钢腹板PC组合箱梁设计

对波形钢腹板PC组合箱梁的设计进行了研究,对其抗弯、抗扭、抗剪、体外预应力筋以及剪力连接件的设计理论进行了分析,并针对组合梁的抗变形能力进行了加载试验,以验证组合梁设计的正确性。     

偏载作用下组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲

通过建立波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的空间有限元模型,分析钢腹板尺寸参数的变化对弯-扭耦合作用下箱梁钢腹板屈曲临界荷载系数及屈曲模态的影响规律.结果表明：跨中偏载作用下,波形钢腹板的屈曲总是发生在跨中偏载一侧的腹板上;钢腹板折叠角小于20°时,不同箱梁高跨比的钢腹板抗屈曲能力增幅基本一致,折叠角大于20°时,高跨比越小,抗屈曲能力随折叠角增大其增幅越大;不同厚度的钢腹板随折叠角度的增大其抗屈曲能力增大,折叠角大于20°时,钢腹板越厚,抗屈曲能力随折叠角增大其增幅越大;对不同高跨比的箱梁,折叠角度一定、腹板厚度增加时,腹板抗屈曲能力和箱梁抗扭能力的增幅基本相同;折叠角小于20°时,箱梁抗扭能力随高跨比的减小而迅速减小,折叠角大于20°时,箱梁抗扭能力随高跨比增大而线性增大.     

体外预应力波形钢腹板组合箱梁徐变性能研究

为了研究体外预应力波形钢腹板组合箱梁在长期荷载作用下的徐变性能,制作了2根模型梁,通过205 d的持续静态观测,得到其徐变应变和徐变变形的变化规律;采用徐变率法,结合不同的混凝土规范进行了徐变效应的分析,理论结果和实测结果吻合较好;并针对徐变的影响因素进行了参数分析,结果表明:相对普通混凝土箱梁而言,波形钢腹板组合箱梁能有效减小长期徐变引起的反拱.     

波形钢腹板 PC 组合箱梁的扭转振动特性

根据波形钢腹板 PC 组合箱梁的特性,运用 Hamilton 原理推导了波形钢腹板 PC组合箱梁考虑剪切变形时的扭转振动频率计算公式． 以 5． 2 m 波形钢腹板试验梁为对象进行了模态试验,并利用有限元软件 ANSYS 建立波形钢腹板 PC 组合箱梁的模型进行模态分析． 通过对试验梁模态试验的扭转振动频率的实测值、理论计算值以及有限元分析数据进行对比分析,证明了理论公式推导的正确性,论证了有限元模型的适用性,并通过分析得出剪切变形对波形钢腹板 PC 组合箱梁的扭转振动性能有较大影响． 文中还利用参数分析的方法,分析波形钢腹板厚度以及波折角对该组合箱梁的扭转振动频率的影响,结果表明: 随着钢腹板厚度的增加,波形钢腹板 PC 组合箱梁的扭转振动频率相应增大; 随着钢腹板波折角的增大,波形钢腹板 PC 组合箱梁的扭转振动频率有所减小．     

偏载作用下组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲研究

通过建立大量的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥空间有限元模型,计算和分析钢腹板尺寸参数的变化对弯－扭耦合作用下箱梁钢腹板屈曲临界荷载系数及屈曲模态的影响规律。计算及分析结果表明：跨中偏载作用下,波形钢腹板的屈曲总是发生在跨中偏载一侧的腹板上;当只有箱梁的高跨比变化或当只有波形钢腹板的厚度变化时,在不同的折叠角度范围内,其腹板抗屈曲能力的变化幅度不同,但当折叠角度一定时,则腹板抗屈曲能力或箱梁抗扭能力的变化幅度基本相同;当只有腹板折叠角度变化时,在不同箱梁高跨比范围内,其箱梁抗扭能力的变化幅度也不同。     

大跨度预应力混凝土箱梁桥的健康监测系统

为了解决大跨度预应力混凝土箱梁桥出现的严重的安全问题(如结构性开裂和不正常的过度下挠等),设计和构建了该类箱梁桥的结构健康监测系统。依据箱梁的结构与损伤特点,该系统的软硬件包括5个部分:结构与环境温度监测子系统、挠度监测子系统、应变监测子系统(含箱梁桥关键断面的应变及主要裂缝的宽度)、动力特征监测子系统以及数据无线传输子系统。根据对箱梁桥该系统建设的经验与部分现场监测的结果,对健康监测系统的设计和构建提出了新的建议。     

预应力混凝土多T梁桥的极限承载力

针对预应力混凝土多T梁桥,基于实体退化壳单元,研究了多T梁桥极限承载力的计算方法.利用Owen屈服准则、Hinton压碎准则和双折线模型考虑了混凝土和钢筋的材料非线性效应,有效地模拟了预应力混凝土多T梁桥的开裂、屈服和失效全过程.引入实体退化壳单元理论,描述了预应力混凝土多T梁桥,其中普通钢筋和预应力钢筋采用分层单元模拟,并根据所采用的非线性理论编制了相应的非线性计算程序.结合预应力混凝土多T梁桥实桥破坏性试验资料比较可知,理论计算结果与试验数据吻合良好,研究表明用实体退化壳单元模拟预应力混凝土多T梁桥是可行的,相应的极限承载力计算方法和计算程序是正确的.     

钢管混凝土拱桥极限承载力的参数研究

以主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥--巫峡大桥为研究对象,应用双重非线性有限元法对钢管混凝土拱桥的极限承载力进行了参数研究.研究参数包括初始缺陷、荷载形式及其作用方式、体系温度、矢跨比、管内混凝土强度,含钢率等.分析结果表明:初始缺陷、集中荷载作用方式以及体系温度对结构极限承载力影响不明显;均布荷载的作用方式、矢跨比、管内混凝土强度以及含钢率是影响结构极限承载力的几个关键因素.     

钢箱梁斜拉桥索梁锚固区极限承载力分析

为了掌握索梁锚固区在索力作用下的应力分布和极限承载力，以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为工程背景，应用等效板厚法近似模拟钢锚箱承压板与锚垫板之间的接触非线性问题；采用板壳单元和梁单元建立了索梁锚固结构的有限元模型，对索梁锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究；并考虑几何非线性和材料非线性对锚固区及钢箱主梁进行极限承载力分析。结果表明：在最不利荷载组合作用下钢锚箱与主梁腹板的连接区域应力集中，超过了材料的屈服强度；索梁锚固区的极限承载力为设计荷载的3．07倍，有一定的安全储备。在上述分析的基础上，提出了改善索梁锚固区受力性能的构造措施。     

体系损伤混凝土T梁桥极限承载力试验

以16 m跨径的T梁桥标准图为基础,按1:4的缩尺比例,采用焊接钢板的连接方法设计了一座5片T梁桥模型.人为制造横向连接损伤,研究了带横向连接损伤的T梁桥模型极限承载力.试验结果表明:在横向连接损伤的情况下,其两侧梁各自暂时形成一个子系统.在跨中加载的情况下,各子系统绕着损伤横向连接发生约束扭转.并且这种约束扭转状况随着横向连接损伤程度的增加而越发明显.横向连接损伤对桥梁的破坏形式产生了极大的改变,对桥梁的极限承载力影响很大.     

钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁

为减轻钢管混凝土拱梁组合体系桥的自重,提出了采用钢腹板(平钢腹板或波纹钢腹板)代替PC箱形系梁的混凝土腹板,从而形成钢腹板PC箱形系梁.以一座已建成的钢管混凝土拱梁组合体系桥为原桥,进行了钢腹板PC箱形系梁的试设计研究.结果表明,试设计桥由于减小了自重下的内力,降低了面内自振频率,从而改善了原桥的静力和抗震性能.此外,试设计桥经济性好且方便施工,说明钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁是可行的.     

预应力型钢混凝土框架梁弯矩调幅试验研究

为研究预应力型钢混凝土框架梁的内力重分布及弯矩调幅规律,完成了2榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力实验.结果表明:预应力型钢混凝土框架梁能够实现内力重分布,梁端截面荷载曲率曲线近似为线性.采用有限元分析软件对试验框架进行了仿真模拟,并对试验框架梁型钢截面尺寸、相对受压区高度的参数进行分析.基于试验及有限元分析结果,提出了预应力型钢混凝土框架梁端塑性铰长度计算公式,并给出了以梁端控制截面在极限荷载下的弹性弯矩计算值与张拉引起的次弯矩之和为调幅对象、以相对受压区高度和塑性转角为自变量的调幅系数计算公式.     

高效预应力混凝土梁受力性能试验研究

为了研究高效预应力混凝土受弯构件的受力性能，对24根预应力混凝土梁进行了试验研究，分析了混凝土强度等级、预应力比率、配筋指数、钢绞线的延伸率等参数对试件裂缝、变形、受弯承载力和破坏形态的影响，并与规范(GB50010—2002)进行了比较．研究结果表明，受拉区仅配置预应力钢绞线的高效预应力混凝土受弯构件在正常使用阶段裂缝宽度和挠度可以控制，且钢绞线延伸率大小对其破坏形态有直接影响，并建议结构设计时应考虑钢绞线的延性对破坏形态的影响．     

预应力混凝土超静定结构中的次弯矩

针对现有预应力混凝土正截面承载力计算方法中对次弯矩的考虑 ,文章阐述了在特殊布筋形式及高次超静定的井式梁结构中 ,次弯矩的形状、大小、正负均不同于一般连续梁和框架结构 ,次弯矩不再是对支座有利对跨中不利 ,次弯矩图在支座间也可能不是直线 ,指出了有关技术规程的局限