体外预应力钢混凝土连续组合梁非线性数值分析

基于4根预应力连续组合梁试验,以通用非线性程序ABAQUS为平台,提出了用于模拟预应力连续组合梁非线性全过程受力行为的精细有限元模型.模型综合考虑了几何非线性、材料非线性、支座负弯矩区板件整体失稳和局部失稳等,不仅反映预应力连续组合梁整体性能,还模拟局部效应,深入揭示预应力筋内力变化、滑移效应、内力重分布、板件整体失稳及局部屈曲等复杂特性.通过对模型计算和实测结果的充分对比与校核,表明该模型用于预应力钢-混凝土连续组合梁的精细化分析具有较高精度和广泛通用性,表现出良好的数值特性,为研究预应力连续组合梁受力性能提供了强有力的数值工具.     

全装配式钢桁-混凝土组合梁剪力件焊缝疲劳分析

为了研究全装配式钢桁-混凝土组合梁桥剪力连接件焊缝疲劳问题,基于全装配式钢桁-混凝土组合梁传力机制,提出了全装配式钢桁-混凝土组合梁非连续传力模型理论,利用该理论计算得到了组合梁界面滑移值和剪力值,并进一步得出组合梁在荷载上限的焊缝剪应力幅值,以此来评价焊缝的疲劳性能.通过设计一实桥缩尺负弯矩区段模型进行疲劳试验,观察全装配式钢桁-混凝土组合试验梁剪力件焊缝在全熔透无损伤情况下的疲劳情况并和非传力模型计算结果进行对比分析.结果表明:随着疲劳加载次数的增加,试验模型桥面板和钢桁的应变值变化在7%以内,未发生应变突变,表明结构整体性良好,未发生焊缝疲劳失效;通过非传力模型计算出组合梁最大剪应力幅值为32.90 MPa,小于组合梁剪力连接件的容许抗力值69.56 MPa,焊缝剪应力幅值远远低于抗力值,不会产生焊缝疲劳问题,这与试验所得结果一致,为之后研究全装配式钢桁-混凝土组合梁的疲劳问题提供了参考.     

基于实测形变的组合梁温度影响分析

考虑到桥梁大节段在桥位现场架设时,温度对组合梁的线形及组合梁纵向长度有影响.为了提前对温度影响效应进行判断,现取港珠澳大桥九洲航道桥钢混组合梁大节段进行温度效应计算分析;同时,开展温度-挠度变化的24h连续监测工作.结果表明:组合梁在整体升、降温的状态下,竖向变形所受到的影响较小,主要影响轴向的梁长.     

部分充填混凝土连续组合梁桥支座处截面极限强度的塑性理论分析

部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥是钢箱-混凝土组合梁与矩形钢管混凝土结构结合的一种新型组合结构梁桥.基于一般钢箱-混凝土连续组合梁桥中支座负弯矩区因混凝土翼板开裂而导致抗弯强度、局部稳定性不足的特点,提出了一种部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁桥,并对其中支座负弯矩区的正截面强度和支座截面抗剪性能进行了塑性理论分析.     

后结合预应力组合梁桥的混凝土预应力实效测试与分析

为了研究后结合预应力法在组合结构连续梁桥中的应用效果,并与常规预应力组合梁的预应力实施情况进行比较,基于换算截面法分别推导了后结合和常规结合连续组合梁桥的中支点截面应力计算公式,结合国内首座大跨度后结合预应力组合连续梁桥开展实桥受力性能测试,测量负弯矩区中支点截面在各施工工况中的应力状态。测量结果表明：后结合预应力法不会在钢梁中产生压应力,有效提升了预应力在混凝土中的施加效率,后结合法产生在混凝土中的预压应力是常规预应力法的1.3倍。计算分析表明,采用后结合预应力法在跨径70 m以下连续组合梁中可以实现混凝土桥面板为全预应力状态,在跨径110 m以下连续组合梁中可以实现混凝土不开裂的A类预应力状态。     

钢-混凝土连续组合梁纵向开裂问题的验算

试验表明,以单排栓钉连接的钢-混凝土组合梁在竖向荷载的作用下混凝土翼板易发生沿梁长方向的纵向开裂．根据8根连续组合梁的试验研究结果及有关资料,分析了组合梁混凝土板纵向开裂的原因及影响因素,分别按照以混凝土板中栓钉剪力和混凝土横向应力的关系建立的计算模型以及混凝土板的受剪计算模型两种方法对连续组合梁的开裂荷载计算公式进行了推导,并分别和实测结果进行比较,进而给出了连续组合梁混凝土板纵向开裂的验算公式．     

钢混凝土连续组合梁纵向开裂问题的验算

试验表明,以单排栓钉连接的钢 混凝土组合梁在竖向荷载的作用下混凝土翼板易发生沿梁长方向的纵向开裂·根据８根连续组合梁的试验研究结果及有关资料,分析了组合梁混凝土板纵向开裂的原因及影响因素,分别按照以混凝土板中栓钉剪力和混凝土横向应力的关系建立的计算模型以及混凝土板的受剪计算模型两种方法对连续组合梁的开裂荷载计算公式进行了推导,并分别和实测结果进行比较,进而给出了连续组合梁混凝土板纵向开裂的验算公式·     

钢混组合梁半整体桥设计与施工

以钢混组合梁半整体桥为研究对象,分析其结构体系和构造形式,进而介绍我国钢混组合梁半整体桥的设计与施工. 采用半整体悬挂式桥台和混凝土桩,上部结构采用耐候工字钢-混凝土板组成的组合梁,结构简支、桥面连续,全桥取消伸缩缝与伸缩装置. 成桥监测表明,其纵向变形很小,可在中小跨径钢混组合梁无缝桥建设中推广.     

铅芯橡胶支座在敞开式桁架组合梁桥抗震中的应用研究

以某敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥为研究对象,采用大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL建立全桥结构的有限元动力分析模型,为研究铅芯橡胶支座对桁架组合梁桥抗震性能的影响,采用时程分析的方法,对不同支座条件下桁架组合梁桥的地震响应及隔震率进行计算分析,得出结论,铅芯橡胶支座可以大幅降低敞开式桁架组合梁桥的地震响应,从而改善桥梁结构的抗震性能,因此其在地震高烈度区具有较高的工程实用价值,同时也为敞开式桁架组合梁桥的减隔震设计提供了参考。     

部分填充砼窄幅钢箱组合梁非线性有限元分析

为研究部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁力学性能,考虑组合梁剪力连接件剪切滑移的非线性、材料非线性、几何非线性等因素,建立了非线性有限元模型分析部分充填混凝土窄幅钢箱连续组合梁负弯矩区全过程的受力性能。用有限元法计算得到了试验梁荷载-挠度曲线、纵向钢筋的荷载-应变曲线和承载能力等结果。通过与试验结果进行比较,有限元分析计算值与试验实测值吻合较好,验证了有限元模型分析的有效性。利用有限元模型对组合梁进行了参数分析,研究结果表明,增大翼板配筋率和钢箱底板厚度对提高组合梁极限承载能力和开裂后刚度作用显著,对提高组合抗裂能力作用不明显;充填混凝土对提高组合梁极限承载能力作用明显,充填高度达到钢箱高度一半后对承载能力提高的效率降低;钢箱顶板厚度达到10mm后,继续增大对组合梁承载能力提高影响不明显。     

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥施工阶段受力性能研究

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥是主梁为钢-砼组合结构、由V形墩连续刚构桥和连续梁组合形成的新型桥梁结构体系。它既有组合连续梁的结构特点与受力特征，又有V腿刚构桥的结构特点与受力特征。但是这种新桥梁结构体系的研究还相对减少。钢-混组合连续梁桥-V腿连续刚构桥的受力性能与施工过程密切有关。本文围绕国内首座钢-混组合连续梁-V腿连续刚构桥，以弹性理论为基础，结合结构特点和施工工艺，建立了考虑施工过程的全桥有限元分析模型，对分析研究了大桥各个主要施工阶段主梁的受力性能，并模拟与分析了该桥的顶推施工过程，分析了施工工艺对全桥纵向桥面板以及钢梁受力的影响。     

部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能分析

针对部分充填砼钢箱连续组合梁裂缝控制问题,开展超高性能混凝土(UHPC)翼板-部分充填砼钢箱连续组合梁抗裂性能研究,探讨该组合梁裂缝控制的新途径.通过3根部分充填砼钢箱连续组合梁试验,得到挠度、滑移和裂缝的开展特征.基于ABAQUS软件建立部分充填砼钢箱连续组合梁有限元分析模型,分析UHPC翼板部分充填砼钢箱连续组合梁关键参数对受力性能的影响.结果表明:负弯矩区采用UHPC翼板能显著提高组合梁抗裂性能;当负弯矩区UHPC翼板长为0.3倍跨径、厚度为1/3翼板总厚时,能满足裂缝控制要求且经济合理;与普通混凝土相比,高应变强化UHPC初裂荷载提升2.3倍,可视开裂荷载提升7.6倍.     

连续结合梁桥采用顶升技术的探讨

通过理论分析、算例、现场实测资料 3个方面探讨了连续结合梁采用顶升技术进行应力调整技术的可行性 ;指出了结合梁收缩徐变效应估算应注意的问题 ;推导了考虑钢梁、混凝土板粘结滑移的结合梁收缩徐变长期行为的理论估算公式 ;并对顶升技术应用时应注意的问题进行了探讨     

港珠澳大桥非通航孔85m组合连续箱梁体系转换线形监测与分析

港珠澳大桥CB05标浅水区非通航孔桥采用85 m组合连续箱梁结构,全长5 440 m,共11联,128片组合梁,国内外如此大规模的组合梁桥建设尚属罕见。如何通过线形监测准确而高效地反应组合梁实际线形,对工程本身显得尤为重要。介绍了组合梁安装阶段的主要施工流程,重点阐述了组合梁体系转换步骤;运用Midas/Civil 2012建立了有限元理论模型;结合实际情况布置组合梁顶、底板线形监测点;选取本桥首件工程第八联组合梁为对象,将采集到的线形实测值与理论值进行了对比分析,统计偏差范围,分析偏差出现的原因,为后期改进施工措施、国内组合梁成桥高程验收标准制定以及今后类似工程建设提供了参考和经验。     

钢与高强混凝土连续组合梁连接件的布置方式

采用ANSYS通用有限元软件,针对钢与高强混凝土连续组合梁本身结构及受力性能的复杂性,考虑材料非线性,提出了一个对钢与高强混凝土连续组合梁从加载到破坏的全过程非线性分析模式,对钢与高强混凝土连续组合梁连接件设计进行分析.研究连接件的布置方式对连续组合梁的影响,完善钢与高强混凝土连续组合梁中抗剪连接件的设计理论.     

部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁刚度分析

为探讨部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的变形情况,设计3片不同抗剪连接度的试验梁,并进行单调加载实验.考虑边界条件对刚度的影响,结合组合系数法,推导出适合部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的刚度计算式.理论分析与试验结果表明:在钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中部分充填混凝土可以提高梁体的刚度,当钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中充填60%的混凝土时,其刚度提高最明显,最为合适.     

砖墙基础托换的钢梁-砖砌体Timoshenko组合梁模型分析

将钢夹梁和钢梁间的砖砌体等效为组合梁, 基于Timoshenko 弹性梁理论, 建立了钢梁-砖砌体组合梁弯曲变形的控制方程, 给出了钢梁-砖砌体组合梁弯曲变形的解析解. 在此基础上, 考虑砖砌体墙的拱效应, 研究了砖砌体墙的基础托换问题, 得到了不同型号工字钢夹梁的钢梁-砖砌体组合梁最大挠度和最大应力, 以及基础单段托换的最大长度. 研究结果表明: 钢梁-砖砌体组合梁挠度和应力随着工字钢型号编号的增加而减小, 但钢梁承担的荷载以及锚栓承担的压力不变. 同时, Timoshenko模型的组合梁挠度大于Euler模型的组合梁挠度, 但两种模型的应力及紧箍压力相同. 因此, Euler 组合梁模型可用于基础托换设计中的强度分析, 而刚度分析建议采用Timoshenko 组合梁模型.     

钢纤维增强自应力混凝土连续叠合梁的弯曲性能

基于钢纤维自应力混凝土优异的抗裂性能,将其作为叠合层铺筑于普通混凝土两跨连续T梁翼缘,制成连续叠合梁研究其抗裂性能和整体的弯曲性能.试验表明,钢纤维自应力混凝土叠合层可大幅提高连续叠合T梁支座负弯矩区的开裂荷载和跨中极限挠度,延缓支座处上部裂缝的发展速度,显著改善连续梁的弯曲性能.建立了钢纤维自应力混凝土连续叠合梁开裂荷载的计算方法,并对连续叠合梁的弯曲性能进行了有限元模拟;理论值、试验值与数值模拟结果吻合较好,表明该计算方法可用来计算此类弯曲构件的开裂荷载.     

半连续组合梁的抗弯和转动性能

为研究半连续组合梁结构的力学性能,进行了两榀足尺半刚性连接组合框架试验,分析了梁端节点弯矩承载力和极限转角,组合梁的曲率、挠度和正负弯矩区截面弯矩承载力。通过试验结果与理论、规范比较,考察了不同荷载水平作用下半刚性连接对组合梁性能的影响。研究表明:半连续组合梁比简支或连续组合梁要经济合理;梁端半刚性连接对组合梁承载力和挠度有较大影响,在组合梁设计时须考虑端部节点特性;钢梁下翼缘屈服对组合梁挠度计算有一定影响。