混合梁斜拉桥钢混结合段试验与传力机理研究

武汉二七长江大桥为三塔混合梁斜拉桥,为验证其主梁钢混结合段构造的合理性,设计并制作了几何缩尺比为1∶3的主梁钢混结合段试验模型.对模型进行了试验研究,分别考察了在正常使用荷载作用下、设计极限荷载作用下及1.7倍设计极限荷载作用下钢混结合段钢构件与混凝土构件的应力分布情况及钢混结合段的承载性能,基于对钢混结合段钢板与混凝土之间2种不同连接方式的假设,分别建立了相应的有限元计算模型,研究2种不同的传力机理.模型试验和有限元计算分析表明：武汉二七长江大桥主梁钢混结合段的承载能力满足设计要求,剪力钉的剪切刚度对钢混结合段的受力与传力影响较大.     

混合梁斜拉桥钢混结合段传力机理研究

基于南昌英雄大桥主梁钢混结合段模型试验,研究了斜拉桥钢混结合段的应力分布和传力机理,推理可知钢板与混凝土的结合方式对钢混结合段传力机理具有重要影响.根据钢板与混凝土之间2种不同的结合方式,研究了钢混结合段2种不同的传力机理,并建立了2个相应的有限元计算模型.通过模型实验值和2种有限元模型计算值的对比分析,得出以下结论:钢混结合段钢板与混凝土协同工作性能、混凝土密实性直接关系到钢混结合段传力路径和传力机理;钢混结合段混凝土密实性越好,钢混结合段安全性能越高.     

大跨混合连续箱梁桥钢混结合段传力机理试验与分析

依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理. 结果表明：承载能力极限最大弯矩组合工况下,试验模型混凝土梁段全截面受压,结合面处顶板混凝土最大压应力为-23.6 MPa、底板钢板最大拉应力为115.8 MPa,均小于材料的设计强度;加载至1.4倍承载能力极限状态工况,钢混结合段试验模型并未出现明显破坏,各关键截面测点的荷载-位移/应变曲线基本呈线性关系,结构始终处于弹性工作状态,表明该钢混结合段的设计具有充足的安全储备;同时钢混结合段沿纵桥向分布的各截面竖向变形没有明显突变,说明该钢混结合段传力平顺,可保证主梁刚度从混凝土箱梁段到钢箱梁段的平稳过渡. 相关研究成果可为今后此类混合连续箱梁桥的设计与施工提供参考.     

大跨径混凝土斜拉桥模型试验

为在有限的空间内进行具有足够精度的模型试验以体现斜拉桥整体受力特点,提出了混凝土斜拉桥节段缩尺相似法的模型试验方法。选择主梁塑性最强的跨中附近区域作为试验节段,在节段两端设置无索区并施以弹性支撑,以模拟原结构在边界处的受力状态并消除边界模拟的误差;调整无索区长度和两端弹性支撑刚度,直至试验梁和在外荷载作用下控制截面和控制索的内力增量与原结构保持一致,以正确反映整体结构的受力特征;确定缩尺比例、制作试验梁段和弹簧支座,以混凝土裂缝宽度为控制指标设计了加载工况并完成了加载试验,并对局部节段和整体模型控制截面的计算和实测结果进行对比。试验结果表明:在弹性受力范围内节段模型和实桥受力状态一致,主梁开裂后两者的荷载-挠度曲线和荷载-索力曲线均比较接近,节段模型可较好反映实桥该区域的受力状态;该方法能有效反映大跨径混凝土斜拉桥整体非线性受力特点和内力重分布规律;斜拉桥主梁初裂位置在集中力加载点附近,开裂后裂缝逐渐向加载点周边扩展且最大裂缝宽度增长缓慢,混凝土压应变发展和支撑索的索力增长也比较缓慢;混凝土斜拉桥在主梁开裂后整体刚度下降的幅度并不大,整体结构发生明显的内力重分布使得结构极限荷载加大。     

拱桥钢混结合段受力性能研究

以广东某拱桥设计为背景，通过对拱脚拱肋、PBL钢板、桥台以及混凝土桩有限元模拟，分析了拱桥梁端钢混结合段区域的受力性能。结果表明：拱脚拱肋顶板的应力变化复杂，桥台顶部和底部与PBL埋入钢板位置存在拉应力，但整体上应力满足要求，结构具备较高的安全储备。     

混合梁斜拉桥钢混结合段静力试验研究

南昌英雄大桥为倾斜独塔空间扭曲背索斜拉桥,为验证其主梁钢混结合段在设计时拟采取的构造措施的合理性,研究结合段在这种构造措施下的受力与变形性能,设计并制作了几何缩尺比为1:2的主梁钢混结合段试验模型.在对模型进行试验研究中,分别考察了在正常使用荷载、设计极限荷载及1.4倍设计极限荷载作用下大桥主梁钢混结合段不同部位不同材料的正应力分布情况及结合段的承载能力,研究结果为大桥主梁钢混结合段的设计和施工提供了重要参考价值和设计依据,取得了良好的效益.     

滨州黄河大桥主梁边箱模型试验

滨州黄河大桥主桥是三塔预应力混凝土斜拉桥,主梁为预应力混凝土箱梁.为加强主梁受力的整体性,抵抗静载和动载产生的横向弯矩,横梁结构内设置了横向预应力钢束.进行标准梁段足尺模型试验,观测试验模型横向预应力钢束张拉后,主梁边箱测点的应变,以及模型表面混凝土裂缝的情况.采用空间有限单元法,建立主梁节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析.研究表明,在张拉横向预应力钢束以后,主梁边箱斜腹板中部会出现高拉应力区以及混凝土裂缝.可以采取在边箱上翼板内增设纵向预应力束、增设边箱斜腹板内纵向非预应力钢筋等技术措施来改善边箱斜腹板的受力情况,避免混凝土裂缝出现.     

斜拉桥扁平空腹钢箱梁悬拼施工时的截面变形

湛江海湾大桥主桥是一主跨为480m的双塔空间双索面混合梁斜拉桥,钢主梁采用扁平空腹流线型钢箱梁,标准梁段横隔板和纵隔板均为桁架式.在悬臂拼装施工过程中,吊机作用梁段与被吊梁段受力不同,在两段梁的接口处存在较大的变形差异.文中采用混合单元建立被吊梁段与吊机作用梁段的三维有限元模型,分析了悬臂拼装阶段钢箱梁拼接口的相对变形,研究了纵横隔桁架刚度等参数对变形的影响.分析表明,大跨度斜拉桥采用全空腹钢箱是可行的,相对变形的大小取决于箱梁的整体刚度和吊机的横向着力点.     

钢-弹性体夹层正交异性桥面板受力性能分析

通过三跨聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板空间结构的计算,分析该种夹层桥面板在夹芯层厚度及面板厚度变化时,在不同受力状况和不同截面处各控制点的受力性能.结果表明,夹层桥面板的受力特性在于:在跨中截面中间纵向U形加劲肋上方的夹层板底面纵、横向应力拉压性质与常规受弯构件不同;加劲肋底面纵向应力比截面其它位置大得多,横向应力可忽略;在支点截面中间加劲肋与桥面连接处,聚氨酯芯层纵向应力最大,横向应力可忽略;钢板与聚氨酯结合面的剪切强度大于6 MPa时可满足粘结要求.     

混凝土斜拉桥肋板式主梁截面应力分布特性

结合湘潭市湘江三桥主孔斜拉桥的设计与施工，采用1：3.2的比例缩尺进行了肋板式截面主梁节段模型试验研究及有限元分析，探讨了在拉索力、预应力及桥面荷载作用下主梁截面局部及整体的应力分布规律，给出了轴力及弯矩作用下截面应力传递角度及有效分布宽度，为湘江三大桥的设计与施工提供了科学依据。     

千米级斜拉桥施工过程中主梁的线形控制

将最优化计算理论引入到斜拉桥主梁的悬臂拼装计算中 ,采用 1阶分析法来确定斜拉桥的合理施工状态 ,用空间非线性有限元模拟了钢箱梁的悬臂拼装过程 ,求出各施工阶段节段的预抛高值 ,为某千米级斜拉桥的施工控制提供依据 .还讨论了该桥的主梁横联刚度及其对纵向主梁的弯矩的影响 .     

望东桥超大跨组合梁收缩效应下受力行为分析

文章根据相对湿度沿截面分布的经典理论,提出了考虑收缩应变沿截面分布不均匀性的混凝土桥面板收缩作用简化计算方法。据此对斜拉桥组合梁混凝土桥面板预制存放期和成桥后的收缩效应进行了有限元计算分析,探讨了桥面板和斜拉桥组合梁过渡段在收缩作用下的受力性能。研究结果表明,在组合梁斜拉桥主梁采用节段吊装的施工方法时,采用钢梁横桥向预弯反拱的方法能够有效地施加横桥向预应力,对望东长江公路大桥的施工提出了建设性意见。     

钢箱梁斜拉桥正交异性桥面板的受力性能

以青岛海湾大桥红岛航道桥为工程背景，对钢箱梁斜拉桥桥面板进行受力性能分析。将桥面板分为3个基本受力体系：桥面板作为主梁截面的一部分承受车辆运营荷载（第一基本体系）；由桥面板和纵横向加劲肋组成桥面结构，承受桥面车轮荷载（第二基本体系）；支承在纵横加劲肋上的钢桥面板直接承受车轮局部荷载（第三基本体系）。建立空间杆系模型和空间板壳模型对桥面板进行有限元分析，得到各体系下结构的受力特性，针对3个体系下桥面板正应力进行叠加。结果表明：钢箱梁顶板的最大压应力为87．7MPa，满足规范要求；运用应力叠加进行钢桥面板计算是一种近似的方法，计算得出的结果一般偏于保守，但其精度可以满足设计要求。     

超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力分析

为了研究超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力影响规律,利用桥梁结构分析软件建立全桥有限元模型,调整索力以确定合理成桥状态,对结构空间受力特点进行分析.结果表明:成桥状态下主梁存在一定的下挠变形,主跨跨中最大变形是边跨的3. 65倍;主梁结构受力合理,截面均处于受压状态,塔梁固结处存在负弯矩,对主梁跨中正弯矩具有卸载效果;成桥状态下主梁应力和变形横向分布不均,超宽混凝土主梁斜拉桥空间效应明显.     

扁平钢箱梁U肋加劲板的加载偏心

以一座主跨1 088 m扁平钢箱梁斜拉桥为例,分析了扁平钢箱梁U肋加劲板加载偏心的大小及对U肋加劲板稳定承载力的影响.首先采用包括梁单元和板壳单元的混合建模方法建立全桥有限元模型,在计算加载偏心的梁段采用壳单元,其他部位采用梁单元.根据有限元方法求得U肋加劲板截面的应力分布,利用积分方法计算U肋加劲板的内力和加载偏心,并将加载偏心对承载力的影响等效为初始几何弯曲.研究结果表明,U肋加劲板的加载偏心率约为0.17,最大为0.35,相当于L/250的初始弯曲,该值远大于规范规定的最大几何偏心,因此计算扁平钢箱梁U肋加劲板稳定承载力时需考虑加载偏心的影响.     

浅析钢箱梁制造工艺

结合设计图纸和施工工艺将主桥钢箱梁沿顺桥向划分为12个梁段,首节梁段为钢混结合段,长8.75m,末尾梁段为端部梁段,梁长3.75m;其余10节梁段均为标准梁段,长10m。受运输及现场施工条件的限制,钢结构车间生产零件、板单元及块体,采用公路运输到总拼现场进行组装,最后进行钢箱梁顶推架设。     

千米级斜拉桥扁平钢箱梁的局部力学行为

以世界最大跨径斜拉桥苏通长江大桥为工程背景,通过静载试验与全桥整体及箱梁局部有限元数值计算研究了千米级斜拉桥扁平钢箱梁各主要板件的力学特性.在此基础上,运用子模型法对考虑焊接构造的箱梁局部焊接细节建立精细有限元模型,分析焊缝周围的应力分布规律,并通过试验加以验证.结果表明,扁平钢箱梁剪力滞效应明显,顶底板纵向应力沿横截面呈不均匀分布,顶板和顶板U肋的焊缝周围存在严重的应力集中,是整个钢箱梁疲劳性能研究的重点部位.     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。     

钢板组合梁桥主梁与竖向加劲肋连接细节疲劳应力特征

为研究钢板组合梁桥主梁与竖向加劲肋连接细节的疲劳应力特征,通过建立四跨连续钢板梁桥整体有限元模型以及无横梁处、小横梁处主梁两种节段有限元模型,提取疲劳荷载移动下的两主梁竖向位移差,对比分析无横梁与小横梁两种情况主梁相对竖向位移的差异及原因,进一步提取主梁与竖向加劲肋连接细节应力,讨论无横梁与小横梁两种情况主梁与竖向加劲...     

施工阶段自锚式悬索桥超宽混凝土箱梁纵向应力分析

为了分析自锚式悬索桥超宽混凝土箱梁在施工过程中的受力状态,通过实桥应力测试和Midas/FEA有限元分析,研究了超宽加劲梁的纵向应力水平及其分布规律。研究结果表明:在体系转换过程中,主缆轴力逐渐增大,且主梁顶板纵向压应力整体逐渐增大,梁底板纵向应力的变化与主梁的挠度变形密切相关。在施工过程中,各测点纵向应力实测结果与计算结果吻合良好,超宽加劲梁受力空间效应明显,主梁各截面纵向应力沿横截面的分布具有明显的不均匀性。主梁中跨跨中与边跨跨中截面剪力滞效应均表现为由正剪力滞向负剪力滞转换,且主梁中跨跨中截面纵向应力变化及剪力滞效应较边跨跨中明显。