一种新型SCS钢—混组合桥面系力学性能分析

为应对既有正交异性桥面系在工程应用中出现的诸多病害,结合钢箱梁的构造特点,提出了一种新型钢板夹心混凝土(SCS)钢—混组合桥面系,为明确该新型SCS钢—混组合桥面系的力学特性,基于等效刚度法、结合大型通用有限元程序Ansys,分别建立了新型SCS钢—混组合桥面系与传统正交异性钢桥面系的节段力学模型,并对两个节段力学模型的受力特性进行了对比分析研究。结果发现,在汽车车轮集中荷载作用下,新型SCS钢—混组合桥面系的局部抗弯刚度明显优于传统正交异性钢桥面系,桥面系纵横向刚度比值更趋于接近1.0,结构受力变得更加均衡,局部未出现过大变形,改变了传统钢桥面系的正交异性特征,改善了桥面系结构的受力,表明该新型SCS钢—混组合桥面系具有良好的力学性能。     

下承式钢桁结合梁桥面系的对比分析研究

钢桁梁-混凝土板组合梁桥是混凝土桥面板与钢桁架结合共同受力的一种新型组合结构。现对80m双线下承式钢桁结合梁-混凝土桥面板两种结合形式的有限元计算结果对比分析,研究桥面系和下弦杆的受力差异,通过对比分析得知,全结合桥面系结构较为合理。     

混凝土板梁桥合理构造数值分析

为研究不同桥面板厚度和铰缝深度对混凝土板梁桥的刚度及受力性能的影响,建立了30组简支板梁ANSYS有限元数值模型,通过施加中载和边载,取有代表性的板厚和铰缝深度进行分析。分析结果表明,随着桥面板厚度的增加,板梁挠度及板梁底横向拉应力逐渐减小,铰缝内的横向拉应力和竖向剪应力逐渐减小;随着铰缝深度的加大,各板梁挠度差逐渐减小,板梁底横向拉应力逐渐增大,铰缝内的横向拉应力和竖向剪应力逐渐减小;并且随着桥面板厚度的增加,铰缝深度对板梁桥的刚度及受力性能的影响效果逐渐降低。最后,建议板梁桥设计采用薄板梁厚桥面板的结构形式,以提高结构的整体刚度和改善受力性能。     

高速铁路下承式板桁结合梁的受力分析

为了了解下承式板桁结合梁的受力性能,根据京沪高速铁路上的1座简支下承式板桁结合梁桥,设计制作了1个4节间下承式板桁结合梁模型,并分3个阶段10种荷载工况进行了模型试验,对主桁和纵梁的挠度,横梁的竖向、水平位移,纵、横梁、主桁各杆的应力,混凝土板上的应力、裂缝分布及宽度进行了分析,研究了混凝土板与主桁结点是否直接相连以及制动撑对结构的影响.试验结果表明:主桁的挠度和内力与按平面桁架计算的结果相比相差不大;在桥面系中,最大应力发生在横梁2上,混凝土的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;在竖向荷载作用下,制动撑的作用不大,但在水平荷载作用下,制动撑的作用明显;设计时可不考虑各种偏载的影响.     

钢管轻集料混凝土组合梁受弯性能的试验研究

对钢管轻集料混凝土组合梁进行纯弯试验,研究组合梁破坏形态、协同工作性能、荷载-应变关系及抗弯刚度.研究结果表明:开孔钢板作为组合梁的剪力连接件可以保证混凝土板和钢管轻集料混凝土梁的协同工作性能,混凝土板与钢管轻集料混凝土梁的弯曲变形一致,两者相对滑移量小于1.0 mm;组合梁具有较高的抗弯承载能力且位移延性系数大于 5.0;钢管对受拉轻集料混凝土具有良好的环向约束作用,在正常使用阶段,保证了组合梁良好的抗弯刚度;在未考虑钢筋混凝土板和钢管轻集料混凝土梁的相对滑移情况下,提出采用组合刚度法对钢管轻集料混凝土组合梁的抗弯刚度进行计算,计算值与试验实测值较吻合.     

铁路简支梁桥纵向连续加固模型试验研究

对和原型梁比例为１∶５的钢筋混凝土简支梁进行了纵向连续加固前、后的静载试验研究．通过对试验结果对比和分析,简支梁模型经过纵向连续加固后可有效的提高梁的承载能力,增加梁的抗弯刚度,减小梁跨中截面挠度和端截面转角,降低梁跨中截面受压区混凝土的最大压应力和受拉区最外层受拉钢筋的最大拉应力．     

钢箱钢纤维混凝土准结合梁桥的空间受力分析

采用拉压等效与抗弯等效方法将钢桥面板与钢纤维混凝土2部分换算为单一材料的板单元,将钢箱钢纤维混凝土准结合梁桥其它部位用饭壳单元或梁单元进行离散处理,由此对该准结合梁桥进行了空间受力计算分析。算例表明,将钢桥面板与钢纤维混凝土两部分换算为单一材料的板单元,其计算结果与实测结果接近。     

高速铁路大跨度系杆拱桥结合梁构造形式

以武广客运专线某140 m下承式钢箱系杆拱桥为例,采用有限元方法,对纵横梁方案(纵横梁+混凝土板)和密布横梁方案(密布横梁+混凝土板)2种结合梁构造形式的动力特性、稳定性和静力性能进行综合对比研究.研究结果表明:在材料用量相同时,纵横梁方案桥梁刚度较密布横梁方案的桥梁刚度稍大,桥梁动力特性比后者的优,其稳定性也比后者的强:对于密布横梁方案,由于不设纵梁,系梁和混凝土板承受的纵向力都较纵横梁方案的大,混凝土板增幅达50%左右,横梁面内和面外弯矩则明显减小,都低于纵横梁方案的一半,混凝土板顺桥向应力整体比纵横梁方案的高,而横桥向应力则较低,最大值低于纵横梁方案的40%.     

下承式半结合钢桁结合梁桥第一系统受力性能

以下承式半结合钢桁结合梁桥为例,引入下弦节点水平刚性系数概念,根据下弦杆与桥面系变形协调条件,推导第一系统作用下桥面系纵向力分配系数的计算公式,形成"柔度矩阵";研究下弦节点水平刚性系数k对纵向力分配的影响,并给出k的经验表达式;最后,对64m下承式半结合钢桁结合梁桥进行计算。研究结果表明:在第一系统作用下,桥面系分摊的纵向力与下弦杆拉压刚度、桥面系拉压刚度、横梁水平抗弯刚度和k等因素有关,桥面系分摊纵向力的比例从桥端节间往跨中节间逐渐减小;在第一系统作用下,横梁水平弯曲应力不可忽略;本文计算结果与有限元计算结果和试验结果均较吻合;在计算下承式半结合钢桁结合梁桥第一系统受力时,本文公式方便、有效。     

均布荷载作用下简支组合梁受力机理分析

为了揭示组合梁在均布荷载作用下的受力机理,考虑弯曲和滑移耦合变形,建立组合梁滑移受力机理模型.首先,以单跨简支组合梁为研究对象,探讨组合梁变形与滑移规律、横截面内力分布及结合部传力机理;然后,分析截面尺度、界面刚度与荷载加载面对组合梁受力机理的影响.结果表明：混凝土板抗剪和抗弯作用在房建组合梁中较明显,在桥梁组合梁中可忽略;随着界面刚度比的增加,简支组合梁的曲率、转角、挠度和滑移均减小;混凝土板和钢梁轴力同步增大,混凝土板剪力增大而钢梁剪力减小,混凝土板、钢梁弯矩减小而轴力力偶增大;结合部界面切向力增大而界面法向力基本不变;相较于按自质量分配荷载,均布荷载由混凝土板承担时界面压力增大,由钢梁承担时则界面受拉,应注意验算界面抗拉拔性能.