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钢-超高性能混凝土组合梁剪力滞分析的有限梁段法

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铁道科学与工程学报 2021年第2期18卷 440-449页

作者：谢上飞湖南省交通科学研究院有限公司湖南长沙410015

在选定的剪力滞翘曲位移函数的基础上,钢-超高性能混凝土(uhpc)组合梁剪力滞控制微分方程以及相应边界条件可基于能量变分法推导得到。将钢-uhpc组合梁离散为若干梁段,通过剪力滞控制微分方程的常数求解,可得到用于求解钢-uhpc梁段单元... 详细信息

在选定的剪力滞翘曲位移函数的基础上,钢-超高性能混凝土(uhpc)组合梁剪力滞控制微分方程以及相应边界条件可基于能量变分法推导得到。将钢-uhpc组合梁离散为若干梁段,通过剪力滞控制微分方程的常数求解,可得到用于求解钢-uhpc梁段单元剪力滞效应的系数矩阵和广义荷载列阵,从而建立梁段单元各结点具有2个剪力滞未知量的有限梁段法。以余弦函数作为钢-uhpc组合梁的翘曲位移函数,运用有限梁段法研究以矮肋式uhpc桥面板作为桥面系的轻型组合梁的剪力滞效应。为了验证有限梁段法求解等截面钢-uhpc组合梁剪力滞效应的正确性,比较不同边界条件下钢-uhpc组合梁在施加均布荷载和集中荷载时的剪力滞系数与由变分法得到的组合梁剪力滞一般解,吻合度较好。应用于钢-uhpc组合梁剪力滞分析的有限梁段法简单实用,计算公式简洁,也可以将其应用于变截面钢-uhpc组合梁的剪力滞效应的求解。

关键词：钢-uhpc组合梁剪力滞变分法余弦函数

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官新高速公路马路口资水大桥主梁方案比选

桥梁建设 2019年第6期49卷 96-101页

作者：贺耀北邵旭东龚斌曹伟万先哲湖南大学湖南长沙410082 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200 中铁城建集团有限公司湖南长沙410208

湖南官新高速公路马路口资水大桥主桥为主跨500 m的双塔双索面半飘浮体系斜拉桥,在该桥主梁设计时,提出了钢-uhpc组合梁(方案1)和钢-混组合梁(方案2)2种方案。为选择合理的主梁方案,对2种主梁对应的大桥结构方案进行设计,采用MIDAS Civi... 详细信息

湖南官新高速公路马路口资水大桥主桥为主跨500 m的双塔双索面半飘浮体系斜拉桥,在该桥主梁设计时,提出了钢-uhpc组合梁(方案1)和钢-混组合梁(方案2)2种方案。为选择合理的主梁方案,对2种主梁对应的大桥结构方案进行设计,采用MIDAS Civil和ANSYS软件分别建立全桥和uhpc局部受力模型,分析2种方案的结构静力、动力性能,最后对2种方案的经济性进行比较分析。结果表明:2种方案的结构受力均能满足规范要求;与方案2相比,方案1的自重较小,可以明显降低其他结构部件工程量,其桥面板的抗裂性能好,建造成本可降低约3.3%。因此,该桥主梁推荐采用钢-uhpc组合梁方案进行设计。

关键词：高速公路桥斜拉桥钢-混凝土组合梁钢-uhpc组合梁超高性能混凝土力学性能经济性方案比选

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钢-uhpc组合结构桥梁车桥竖向振动研究

钢-UHPC组合结构桥梁车桥竖向振动研究

作者：谢轩晨华南理工大学

学位级别：硕士

钢-混组合梁结构发挥了两种材料的优点,具有较好的综合效应,已在全世界桥梁建设中取得了广泛的应用。近年来,随着超高性能混凝土（uhpc）材料的兴起,钢-超高性能混凝土组合结构的桥梁工程实践逐渐增多,但关于钢-uhpc组合梁桥车桥动力性... 详细信息

钢-混组合梁结构发挥了两种材料的优点,具有较好的综合效应,已在全世界桥梁建设中取得了广泛的应用。近年来,随着超高性能混凝土（uhpc）材料的兴起,钢-超高性能混凝土组合结构的桥梁工程实践逐渐增多,但关于钢-uhpc组合梁桥车桥动力性能竖向振动方面的研究并不多见。本文以钢-混组合结构桥梁为研究对象,研究了车辆通过该类组合桥梁的竖向振动问题。主要完成了以下工作:（1）基于组合梁理论和有限单元法原理,分别考虑界面滑移影响、同时计入界面滑移和下层结构剪切变形的影响,详细推导了两种组合梁模型的梁单元刚度和质量矩阵,编制了相应的计算程序,并通过算例验证其正确性。（2）推导了公路五轴铰接式货车车辆模型、公路两轴车辆模型、铁路四轴车辆模型的车辆矩阵;自编编制程序模拟计算了路面随机不平顺样本。结合车桥耦合振动理论与推导的组合梁单元模型,采用MATLAB软件编制了可用于公路和铁路组合结构桥梁的车桥动力相互作用分析程序,采用文献的算例验证了自编程序正确性。（3）应用编制程序完成了一座钢-uhpc轻型组合连续梁桥和简支梁桥的车桥竖向动力分析。计算了车载作用下轻型组合梁桥的动力响应和冲击系数,结果表明:车辆类型、路面等级、车速均是该类组合梁桥冲击系数的重要影响因素。（4）应用编制程序进行一座公路钢-uhpc组合梁斜拉桥的自振特性分析,与基于Midas/Civil建立模型的结果对比,各阶振动频率结果吻合良好;计算了单辆车作用下斜拉桥的动力响应,发现界面剪切刚度的变化对该斜拉桥动力响应影响很小;计算了车队作用下斜拉桥的动力响应,发现当车队的间距和车速满足一定条件时,可能引起该斜拉桥第一阶振型共振;分析计算了斜拉桥主梁位移和拉索索力的冲击系数,发现短索的冲击系数较大。

关键词：钢-混组合梁滑移效应车桥耦合振动钢-uhpc组合梁动力响应

波折形上翼缘组合钢板梁正弯矩区受力机理与设计方法研究

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波折形上翼缘组合钢板梁正弯矩区受力机理与设计方法研究

作者：庄扬帆福州大学

学位级别：硕士

波折形上翼缘组合梁桥是将钢主梁上翼缘通过冷弯轧制成波折形状的钢主梁与混凝土板组合而成的新型结构。相较传统钢板组合梁桥,波折形上翼缘组合梁桥能够提高在施工阶段的承载能力,改善预制桥面板群钉受力、提高结构的耐久性等优点。当... 详细信息

波折形上翼缘组合梁桥是将钢主梁上翼缘通过冷弯轧制成波折形状的钢主梁与混凝土板组合而成的新型结构。相较传统钢板组合梁桥,波折形上翼缘组合梁桥能够提高在施工阶段的承载能力,改善预制桥面板群钉受力、提高结构的耐久性等优点。当高强、耐久性能好的uhpc桥面板与波折形上翼缘钢板梁相结合能够进一步改善传统组合梁桥面板易开裂、耐久性差等问题,减少全寿命成本,提高组合结构桥梁使用寿命。目前该结构尚缺乏相应的设计准则与合理化构造设计要求,有必要针对波折形上翼缘组合梁的受力机理、设计方法等进行系统研究,促进波折形上翼缘组合结构的推广和应用。本文主要研究工作和成果如下:(1)采用uhpc板与波折形上翼缘钢板梁结合,根据钢梁上翼缘结构形式、混凝土板形状设计制作了3根缩尺试验梁模型并进行了正弯矩抗弯试验。试验结果表明,试验梁的主要破坏模式为uhpc板压溃破坏,uhpc板受到钢纤维的约束作用,除断裂裂缝外,主要为微小裂缝,且主裂缝在加载后期出现沿着顺桥向扩展的纵向裂缝。波折形上翼缘钢板梁相对传统平钢板梁能够更好地发挥钢梁的高强性能,提升组合梁的整体受力性能;uhpc板承托设置对组合梁的贡献小于钢梁高度变化的贡献。(2)结合试验与数值模拟结果对组合梁破坏模式及受力进行了分析,分析结果表明:组合梁正弯矩区受弯破坏模式主要有混凝土板压溃破坏、钢梁受拉屈曲破坏和焊钉剪断3种。发生焊钉剪断破坏时,梁板相互约束降低,各自截面内均存在中和轴,组合梁承载力大幅下降。在实际应用中,由于钢梁具有较好延性,屈服后仍有较长安全预警时间,钢梁受拉屈曲破坏为较理想的组合梁正弯矩区破坏模式。(3)在组合梁破坏模式分析基础上,对组合梁抗弯受力性能的组成材料、截面构造尺寸参数进行影响规律分析,分析结果表明:钢材强度等级和截面各部件尺寸的增大均能够提高组合梁的抗弯承载力,极限变形能力减弱;混凝土强度等级的提高能提高组合梁抗弯承载力和极限变形能力,可按照钢梁下翼缘面积>钢梁高度>腹板厚度、上翼缘结构形式对结构进行优化。(4)基于弹性理论与塑性理论对组合梁屈服荷载、极限荷载进行了分析计算,计算结果表明:波折形上翼缘组合梁可采用修正刚度法结合基于刚度相等理论的换算截面法计算截面抗弯刚度;工程设计建议采用基于弹性理论和换算截面法计算屈服荷载;采用EC4规定方法计算结构抗弯承载力较钢结构规范准确性更高。

关键词：波折形上翼缘钢-uhpc组合梁抗弯试验参数分析设计计算方法

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钢-uhpc轻型组合连续梁桥设计与施工

公路工程 2023年第2期48卷 15-23,47页

作者：胡美韵孔祥武朱勇锋晏班夫湖南大学湖南长沙410083 广西路桥工程集团有限公司广西南宁530011 广西大学广西南宁530004

以云南省保山市昌保高速公路一座3 m×30 m跨线天桥为工程背景,针对传统钢板组合梁负弯矩区混凝土顶板易开裂的问题,提出了一种预制“π”型钢-uhpc轻型组合梁结构,设计了适用于该组合梁的负弯矩区横向uhpc-NSC组合接缝和双榀“π”型... 详细信息

以云南省保山市昌保高速公路一座3 m×30 m跨线天桥为工程背景,针对传统钢板组合梁负弯矩区混凝土顶板易开裂的问题,提出了一种预制“π”型钢-uhpc轻型组合梁结构,设计了适用于该组合梁的负弯矩区横向uhpc-NSC组合接缝和双榀“π”型梁间纵向uhpc接缝结构。介绍了uhpc材料的配制、钢-uhpc组合梁纵横向接缝设计、纵向接缝模型试验、负弯矩区1∶2缩尺模型抗弯加载试验,以及该桥的预制装配施工流程。相关结构设计、模型试验和工程实践经验可供实际工程参考。

关键词：钢-uhpc组合梁超高性能混凝土湿接缝设计施工模型试验

先斜拉后悬索组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑方案研究

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城市道桥与防洪 2023年第4期 172-175,I0013-I0014页

作者：陈逸群许骏上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海市200092

以一拟建钢-uhpc组合梁自锚式悬索桥为工程背景,建立全桥空间有限元杆系结构模型,研究了在“先斜拉后悬索”的施工过程中,uhpc桥面板浇筑阶段、uhpc桥面板的分段浇筑方案对加劲梁受力性能的影响。研究结果表明:uhpc桥面板在临时斜拉桥... 详细信息

以一拟建钢-uhpc组合梁自锚式悬索桥为工程背景,建立全桥空间有限元杆系结构模型,研究了在“先斜拉后悬索”的施工过程中,uhpc桥面板浇筑阶段、uhpc桥面板的分段浇筑方案对加劲梁受力性能的影响。研究结果表明:uhpc桥面板在临时斜拉桥成桥后浇筑,在最终成桥状态下桥面板和钢梁的受力性能均优于在吊杆张拉完成后浇筑和在斜拉-悬索体系转换完成后浇筑;在临时斜拉桥成桥后浇筑uhpc桥面板,先浇筑斜拉索区梁段后浇筑中支点附近梁段,在最终成桥状态下中跨桥面板和钢梁的受力性能均优于先浇筑中支点附近梁段后浇筑斜拉索区梁段。

关键词：自锚式悬索桥钢-uhpc组合梁桥面板施工顺序斜拉-悬索体系转换

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装配式钢-混凝土组合连续梁桥施工技术

城市建设理论研究(电子版) 2019年第1期 115-115页

作者：姚鑫润盛建设集团有限公司

钢-uhpc轻型组合梁上部结构轻盈,简洁,工厂化制造、装配化施工,现场作业量少,可实现主梁一次成型整体预制和吊装,适应桥梁严苛的净空要求,可尽可能减少对桥下现有交通的干扰,在高速公路跨线桥和城市桥梁等方面具有广阔的应用前景。

关键词：装配式钢-uhpc组合梁