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.     

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.     

铁路斜拉桥钢混结合段空间静力分析

随着国内桥梁工程技术的不断发展,钢混结合段组合结构已经广泛运用于各式斜拉桥当中。文章结合理论与实际情况建立钢混结合段有限元模型,对整体结构进行静力学分析,保证钢混结合段的结构设计满足受力及变形要求,通过静力学分析,了解整体结构受力变形及传力机理,为后续钢混结合段的脱空机理分析和识别方法研究提供理论依据。     

连续梁与悬索组合桥梁钢混结合段受力分析

连续梁与悬索组合桥梁结构体系是由边跨混凝土外伸梁和跨中悬索部分通过钢-混结合段组合而成的一种新型组合协作体系桥梁,钢-混结合段处于2种体系的交界处,受力复杂。为研究此类组合协作体系钢-混结合段的力学特性和传力过程,文章以某连续梁与悬索组合桥梁方案设计为背景,进行钢-混结合段有限元建模,分析该组合桥梁结合段在最不利荷载组合工况下的受力性能以及轴力作用下的传力过程,并对钢-混结合段传力过程和刚度匹配的主要影响因素进行了参数分析。结果表明:在最大正弯矩工况作用下,钢-混结合段各构件应力水平较低,结合段设计有一定的安全储备;承压板为结合段主要传力构件,当承压板厚度越大,钢格室板厚度越小时,承压板传力比例越大;设置变高度T肋和混凝土过渡段可以起到很好的应力过渡作用,但T肋高度变化值和混凝土过渡段长度可以适当减小。     

基于实桥测试的大跨度混合梁斜拉桥钢混结合段受力性能分析

为了研究大跨斜拉桥主梁无格室后承压板式钢混结合段的受力性能,并检验其纵向应力传递的可靠性,以大跨度混合梁斜拉桥(江顺大桥)为工程背景,通过实桥应变测试以及数值分析,研究其主梁的钢混结合段及相邻梁段在施工及运营过程中的应力分布情况。首先,对测试节段的钢板和混凝土的应变进行长期监测,获取钢混结合段、相邻钢箱梁加强段和预应力混凝土(PC)箱梁段的应力及分布规律,然后,采用ANSYS软件建立测试节段的局部三维精细有限元模型进行了数值分析,最后,将得到的有限元分析结果与实测数据进行对比。研究结果表明:钢混结合段及其相邻梁段在全测试过程中压应力水平都较低,其中最大钢板应力为-159.4 MPa,最大混凝土应力为-15.8 MPa,测试节段结构受力性能良好,不仅可以有效控制施工应力,而且在运营阶段仍能保持在原有的设计要求范围内。钢箱梁加强段上部各构件中上T肋的压应力水平最大,下部各构件中下U肋的压应力水平大于底板和下T肋,钢箱梁加强段的T肋和U肋可以有效地传递纵向应力,使桥梁刚度过渡平稳,协同受力情况良好。钢板应力与混凝土应力的有限元计算结果与实测结果基本吻合,且应力分布规律基本一致,表明钢混结合段局部有限元建模及边界条件合理,可以较为准确地模拟实桥钢混结合段的受力状态。     

钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙结构的有限元分析

钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙结构融合了钢管混凝土和带斜肋钢板中高剪力墙两种不同结构的优点,是一种应用前景比较好的抗震结构.为了系统地研究带斜肋钢板中高剪力墙对整体结构的抗剪能力的影响,使用ANSYS软件建立非线性有限元模型对其进行分析,在验证有限元模型的基础上,从整体性能、传力机理、耗能等方面对该结构进行评价.结果表明:钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙结构具有较高的侧向承载力和强度储备,在循环荷载作用下,结构表现出良好的耗能能力,钢管混凝土承担80%~100%的倾覆弯矩,带斜肋钢板中高剪力墙承担80%~90%的侧向力.     

风机基础中钢-混凝土间的接触有限元模拟

运用通用有限元软件ANSYS对风机基础的缩尺简化模型试验进行了模拟与分析,采用面面接触对模拟基础环钢板与混凝土的接触作用,对其内部钢-混凝土的滑移粘结等性能进行了研究,分析了试验模型的传力机理和应变分布特征,确定出合理的库伦摩擦本构的静摩擦系数,有限元计算结果与试验曲线吻合较好,可为风机基础实体模型的理论研究和工程实际分析提供依据。     

钢纤维混凝土六桩承台非线性有限元分析

将钢纤维混凝土应用于桩基承台中,有利于提高承台的受力性能.但对于钢纤维混凝土桩基承台特别是厚承台的传力机理目前国内外还没有形成统一的认识.为了探讨钢纤维混凝土六桩承台的受力机理,在已有的试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS对钢纤维混凝土六桩承台建立数值模型,模拟计算了开裂荷载、极限荷载、裂缝分布、承台内部应力应变分布等,并将计算结果与试验结果进行了对比分析.分析结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好;钢纤维混凝土六桩承台的传力模型符合空间拉压杆模型.图9,表3,参12.     

水泥混凝土路面传力杆布设方式仿真模拟

为优化水泥混凝土路面传力杆布设间距设计,以有限元理论为基础,依据中国水泥混凝土路面设计规范设置模型参数,建立了文克勒地基上考虑不利荷载作用时的单层面板3D有限元模型。基于模型得到2种传力杆布设方式情况下面板的力学响应值,计算出等间距时接缝传荷系数(LTE)对间距的关系式、LTE和板最大位移,并分析轮迹集中布设传力杆的作用效果。研究结果表明:等间距布设传力杆时,在LTE与传力杆间距计算模型下,间距在450~1 800mm之间变化时,LTE变化小;轮迹集中布设传力杆将LTE平均提高3.015%,且传力杆根数越少提高值越大;LTE相等时,轮迹集中可将每条接缝处传力杆根数平均减小1根,与均布相比,即使减少1根传力杆时仍对板位移产生有利影响,且具有良好的经济效益。     

鱼尾板连接装配式组合剪力墙力学性能分析

装配式建筑在国家政策的大力支持下逐渐兴起,钢板混凝土组合剪力墙结构作为一种高效的抗侧力结构体系与装配式建筑的结合成为土木工程领域研究的热点.结合钢板混凝土组合剪力墙的自身特点,本文提出了一种基于内填钢板预留鱼尾板进行连接的装配式节点连接方式,并分别对采用鱼尾板咬合、鱼尾板对接的组合剪力墙承载性能进行非线性有限元分析.结...     

有格室—后承压板式钢混结合段力学性能研究

钢混结合段是混合梁桥关键构造之一,本研究对混合梁桥中常采用的有格室—后承压板结合段构造研究进行总结,并通过全截面缩尺模型和局部单格室足尺模型对典型桥梁钢混结合段的静力和疲劳性能进行分析.结果表明:1)承压板可将50%及以上轴向荷载直接传递给混凝土梁,在荷载传递过程中起重要作用; 2)钢混结合段整体应力水平较低,具有足够的极限承载能力; 3)结合段剪力键处于高应力状态,易出现疲劳问题; 4)通过静力和疲劳模型试验可知,甬江大桥钢混结合段具有足够的静力承载能力和抗疲劳性能,若考虑超载等增大疲劳应力情况,靠近承压板端部剪力钉存在一定疲劳问题.     

考虑机场道面结构损伤的传力杆设计修正方法

为了减少机场道面结构损伤对接缝传荷性能的影响,基于相似理论,分别对传力杆松动和板底脱空2种损伤形式下,道面板受荷性能进行了模型试验研究。同时,采用ABAQUS有限元软件建立了接缝设传力杆的机场水泥混凝土道面结构三维有限元模型,对道面结构损伤模型试验进行了模拟。进一步,针对不同尺寸的传力杆松动、板中脱空和板角脱空,采用有限元方法分析了道面板在7种水平的传力杆长度、直径和间距下的传荷性能,以及2种结构损伤形式下传力杆参数对传荷性能的敏感性。在此基础上,以接缝剪力传递系数、关键传力杆分配系数、板底弯拉应力幅值以及界面应力为控制指标,分别分析了当道面板存在传力杆松动和板底脱空损伤时,相对于未损伤工况,提高传力杆参数尺寸对上述指标增长率的改善程度,进而提出了考虑道面结构损伤的传力杆参数设计范围,并与《民用机场水泥混凝土道面设计规范》(MN/T 5004—2010)(简称规范,下同)进行比较。结果表明:位移传荷系数L_(TEδ)随脱空尺寸的增加先减小后增大,随着松动尺寸的增大逐渐降低,且2种结构损伤模型试验结果与有限元模拟规律一致;传力杆直径对松动损伤最敏感,而传力杆间距对板底脱空的敏感性最大;随着传力杆直径和间距的增加,控制指标增长率均呈现先减小后小幅增加并趋于稳定的趋势,说明当考虑道面结构损伤时,增加传力杆直径和减小其间距只能在一定范围内改善传荷性能。因此,对应不同板厚,考虑松动损伤的传力杆直径建议值为规范值的110%～130%,而考虑板底脱空损伤时传力杆间距建议值为规范最大值的70%～98%。     

接缝设传力杆水泥混凝土面层结构力学分析

建立接缝无传力杆及设传力杆时水泥混凝土面层结构的三维有限元模型,运用数值分析方法,分析接缝处水泥混凝土面层的荷载应力、弯沉值和弯沉差,研究了地基模量、传力杆直径对荷载应力及弯沉差的影响规律,并对条件相同的计算结果进行了对比分析.结果表明:计算点的主应力、剪应力、弯沉值和弯沉差随着传力杆直径的增加而呈现减小趋势;当传力杆直径大于35mm时,传力杆直径的增加对降低水泥混凝土面层内计算点的应力值效果已不明显;接缝设传力杆时水泥混凝土面层计算点荷载应力和弯沉差明显小于无传力杆时相应的计算结果;当地基模量不大于800MPa时,建议基于剪应力去估计接缝传荷效率;当地基模量大于800MPa时,建议基于弯沉值或主应力去估计接缝传荷效率.     

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.     

不同掺量钢纤维自密实混凝土梁的抗弯性能有限元分析

根据理论计算与试配获得了不同掺量的钢纤维自密实混凝土配合比,由混凝土力学性能试验得到各配合比下混凝土的力学性能指标,并以实测材料参数为依据,通过ANSYS有限元模型,分析不同钢纤维掺量的钢筋自密实混凝土梁的抗弯性能及裂缝分布,并找到最佳钢纤维自密实混凝土配合比,为工程实践提供参考.计算结果表明,掺钢纤维的钢筋自密实混凝土梁,其开裂荷载、屈服荷载、弯曲韧性及结构刚度与普通钢筋自密实混凝土梁相比得到提升,并且实际极限荷载也能得到相应改善.     

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。     

水泥混凝土路面接缝传荷能力模型试验研究

为研究正常使用状态下水泥混凝土路面接缝传力杆的传荷性能影响因素及其衰减规律,进行了3组10块带接缝水泥混凝土路面板的室内疲劳试验。试件分别采用不同的传力杆直径、长度和混凝土板厚度,考虑了3种不同因素对传荷能力的影响,后续建立的ANSYS有限元模型也对试验结果进行了验证。通过分析不同工况下路面板接缝两侧的弯沉值及传荷系数表明:水泥混凝土路面板的传荷能力在最初加载的7万次过程中衰减明显,之后衰减缓慢;传力杆直径、长度及混凝土板厚度的增加,能够提高接缝的传荷效率,但十分有限。     

钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构受力性能

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板装配式结构体系的受力性能,对4榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,测试连接构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等.采用有限元软件ABAQUS对试验模型进行分析,并在验证有限元模型可靠性的基础上,研究抗侧力墙板与钢梁连接界面的受力性能和传力机理,考察各类连接件承担剪力和弯矩的分布情况以及分配关系.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道防线;型钢混凝土墙板与钢梁连接界面上的剪力由型钢与抗剪栓钉共同承担,对于钢筋混凝土墙板,剪力作用主要由抗剪栓钉承担;连接界面上的弯矩作用主要通过型钢(或锚筋)承担拉、压力和混凝土承压来平衡.     

多腔钢板混凝土组合剪力墙压弯性能研究

为了提出一种多腔钢板混凝土组合剪力墙,研究其在压弯状态下的破坏模式、破坏机理、承载能力和变形能力。利用ABAQUS有限元软件建立多腔钢板混凝土组合剪力墙模型,模拟剪力墙受力情况,并用试验的方法对比验证有限元模拟分析的有效性。研究构件的轴压比、混凝土强度等级和钢板厚度等参数的变化对多腔钢板混凝土组合剪力墙的压弯性能的影响。试验和模拟发现,新型多腔钢板混凝土组合剪力墙有较好的承载能力和变形能力,不同参数对剪力墙压弯性能有不同程度的影响。其中钢板厚度对剪力墙压弯性能的影响最大,随着钢板厚度的增加,试件承载能力、变形能力大幅上升。     

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...