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基于异步悬臂浇筑的波形钢腹板组合梁桥腹板先行架设研究

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桥梁建设 2024年第4期54卷 149-156页

作者：奉思东贺君郭宝君甘波李春跃长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 北京建工土木工程有限公司北京100015 湖州市城市规划设计研究院浙江湖州313000

达摩沟大桥主桥为主跨105 m的双幅波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥,采用异步悬臂浇筑法施工。针对该桥波形钢腹板架设工作面多、人员调度紧张的问题,基于传统异步悬臂浇筑方案,提出在悬臂初期同时架设2个节段波形钢腹板的优化方案,并通... 详细信息

达摩沟大桥主桥为主跨105 m的双幅波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥,采用异步悬臂浇筑法施工。针对该桥波形钢腹板架设工作面多、人员调度紧张的问题,基于传统异步悬臂浇筑方案,提出在悬臂初期同时架设2个节段波形钢腹板的优化方案,并通过先行架设腹板的线形控制分析确定采用优化方案的可行节段范围。为验证优化方案的可行性与适应性,采用有限元软件Abaqus建立实体模型模拟其施工过程,对比分析异步悬臂浇筑施工优化前、后结构的受力与变形,并进行实桥应用。结果表明:优化方案下先行架设2个节段腹板的可行范围为2~6号节段,相邻节段腹板的预拱度最大调整值为6.4 mm,优化方案对各节段顶板与底板应力、相邻腹板剪应力及变形的影响均较小,且应力计算值均小于规范要求的强度设计值。施工中偏安全考虑仅在右幅1号墩2~4号节段采用优化方案施工,腹板高程均在可调节范围内,且腹板变形实测值与有限元值吻合良好,证明了优化方案的可行性及适用性。

关键词：组合梁桥波形钢腹板悬臂浇筑法异步施工应力线形有限元法

考虑横向预应力效应的钢-混组合梁桥PBL剪力键试验研究

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西南交通大学学报 2016年第4期51卷 621-631页

作者：祝兵王学伟西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为研究钢-混组合梁桥PBL剪力键的抗剪承载能力及其影响因素,以兰州小砂沟大桥为工程背景,设计3类13组共33个试件,采用推出试验的方法进行试验研究,对比分析了PBL剪力键的破坏形态、破坏机理以及抗剪承载能力的影响因素,提出了考虑横向... 详细信息

为研究钢-混组合梁桥PBL剪力键的抗剪承载能力及其影响因素,以兰州小砂沟大桥为工程背景,设计3类13组共33个试件,采用推出试验的方法进行试验研究,对比分析了PBL剪力键的破坏形态、破坏机理以及抗剪承载能力的影响因素,提出了考虑横向预应力效应的PBL剪力键抗剪承载能力的计算公式.研究结果表明:贯穿钢筋直径、钢板开孔孔径以及钢板厚度的增加均能有效提高PBL剪力键的抗剪承载能力;横向预拉应力的存在促进了混凝土的开裂,使得混凝土、钢板及贯穿钢筋的强度和刚度无法得到充分发挥,从而降低了PBL剪力键的承载能力,对单孔抗剪承载能力降低可达10%;横向预压应力的约束作用延缓了混凝土的开裂,使得混凝土、钢板及贯穿钢筋的强度和刚度得到充分发挥,提高了PBL剪力键的承载能力,对单孔抗剪承载能力提高可达20%;考虑横向预应力效应的公式计算结果与试验结果吻合较好.

关键词：组合梁桥推出试验剪力键抗剪承载能力

多主梁钢箱-叠合板组合梁桥成桥试验及构造参数研究

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桥梁建设 2023年第5期53卷 90-96页

作者：王雨伦张泽军庄亮东薛志超张文亮清华大学土木工程系北京100084 山东高速集团有限公司创新研究院山东济南250101 山东高速基础设施建设有限公司山东济南250014

为了解多主梁钢箱-叠合板组合梁桥的受力特性及其影响参数,以某60 m跨多主梁钢箱-叠合板简支组合梁桥右幅桥为背景,开展成桥试验及有限元分析。对该桥分别进行静载试验、环境振动试验、无障碍行车试验,结合有限元计算结果,分析主梁应变... 详细信息

为了解多主梁钢箱-叠合板组合梁桥的受力特性及其影响参数,以某60 m跨多主梁钢箱-叠合板简支组合梁桥右幅桥为背景,开展成桥试验及有限元分析。对该桥分别进行静载试验、环境振动试验、无障碍行车试验,结合有限元计算结果,分析主梁应变、挠度、模态及冲击系数等,并研究钢箱梁高度、混凝土板厚、横向联系梁高度对结构横向受力的影响。结果表明:多主梁钢箱-叠合板组合梁桥在设计荷载下结构均处于弹性状态,钢箱梁与叠合板可以实现协同工作,整体性能良好;钢箱梁高度越小、横向联系梁高度越大,结构整体性能越好,混凝土板厚对结构横向受力的影响较小。

关键词：组合梁桥多主梁钢箱-叠合板组合梁参数分析受力性能成桥试验有限元法

基于能量法的组合梁桥拥堵车辆怠速振动所致疲劳损伤评估

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中国公路学报 2021年第4期34卷 80-92页

作者：陈华婷王伟段守辉黄艳亓路宽北京工业大学城市建设学部北京100124 北京市市政工程设计研究总院北京100082

针对拥堵车辆怠速振动造成的城市桥梁疲劳失效风险,利用ABAQUS建立车辆拥堵荷载作用下的车-桥耦合有限元模型,通过动力响应分析和应力循环计数,采用能量法以总应变能密度为损伤参量,计算4种拥堵工况下城市组合梁桥钢箱构造细节的疲劳累... 详细信息

针对拥堵车辆怠速振动造成的城市桥梁疲劳失效风险,利用ABAQUS建立车辆拥堵荷载作用下的车-桥耦合有限元模型,通过动力响应分析和应力循环计数,采用能量法以总应变能密度为损伤参量,计算4种拥堵工况下城市组合梁桥钢箱构造细节的疲劳累积损伤,并通过与规范标准疲劳车畅通运行状态时的损伤对比,综合评估车辆拥堵对城市组合箱梁桥疲劳性能的影响。结果表明:城市组合梁桥在车辆拥堵荷载作用下弹性应变能在总应变能密度值中占主导地位,其疲劳行为是典型的高周疲劳,疲劳损伤主要来自于怠速振动初始的3~5个高应力幅循环;钢箱底板-腹板焊缝构造细节的疲劳累积损伤为母材的2~5倍,焊缝是疲劳性能较薄弱的部位;当典型拥堵车流只包含小汽车及公交车时,拥堵状态下的疲劳损伤可偏于安全地采用1辆标准疲劳车怠速振动进行评估,但在某些未限制货车通行路段,车辆拥堵造成的疲劳损伤显著增大;由于发动机怠速振动动力效应致使等效应力幅增大65%,1辆标准疲劳车1次拥堵作用下的疲劳损伤是畅通状态下疲劳车单次过桥产生损伤的14.7倍,构造细节疲劳破坏风险增大;考虑车辆拥堵影响后疲劳累积总损伤增大,疲劳损伤受拥堵工况、交通量及拥堵时长影响,日均拥堵4h情况下,考虑拥堵后的疲劳损伤可达不考虑时的3.5倍。该文可为类似桥梁疲劳评估提供借鉴参考,为保障既有城市钢桥的安全运营提供一定的基础理论支撑。

关键词：桥梁工程组合梁桥能量法疲劳损伤车辆拥堵荷载车-桥耦合分析

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钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能

工程科学与技术 2022年第6期54卷 146-156页

作者：陈康明罗健平吴庆雄陈宝春蔡芬芳福州大学土木工程学院福建福州350116 工程结构福建省高校重点实验室福建福州350116 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116

为研究钢腹杆预应力混凝土(PC)组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁桥模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁桥混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁桥弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁桥的破坏模式;进... 详细信息

为研究钢腹杆预应力混凝土(PC)组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁桥模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁桥混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁桥弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁桥的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁桥有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁桥抗弯性能的影响;提出钢腹杆PC组合梁桥截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。结果表明:钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁桥截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁桥加载过程未出现节点破坏和钢腹杆局部屈曲破坏现象,最终因变形过大而失效,整体受力性能良好。当高跨比在1/16.25~1/9.00之间时,钢腹杆PC组合梁桥跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小;且当高跨比大于1/11.50时,跨中截面变形与应力减小的趋势变缓。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载钢腹杆PC组合梁桥变形与应力的影响较大,变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大;在考虑主梁恒载效应时,变形与应力增大系数分别介于1.083~1.231和1.074~1.178。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁桥开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法的误差小于11.2%,具有较高精度。

关键词：组合梁桥钢腹杆抗弯性能模型试验有限元分析

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双工字钢组合梁桥偏载扭转效应分析及计算

桥梁建设 2023年第2期53卷 82-89页

作者：马海英李清岭石雪飞刘琛周子杰同济大学桥梁工程系上海200092 天津市市政工程设计研究院天津300051 上海市建筑科学研究院有限公司上海201108

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响,并能准确计算其扭转应力,以淮河特大桥引桥为背景,进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型,结合有限元计算结果,理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和... 详细信息

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响,并能准确计算其扭转应力,以淮河特大桥引桥为背景,进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型,结合有限元计算结果,理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和弯曲正应力;研究桥梁跨径、钢主梁高度、桥面板厚度、横梁间距、钢主梁间距等参数对钢主梁扭转效应的影响;提出采用修正系数计算偏载系数及考虑弯扭耦合效应的钢主梁扭转应力简化计算方法,并与有限元结果进行对比。结果表明:偏载作用下钢主梁的纵向正应力大于均布荷载作用,最大超过20 MPa,偏载作用下的扭转效应不能忽略;钢主梁间距对钢主梁翘曲效应影响较大,其余参数影响较小;提出的钢主梁扭转应力简化计算方法与有限元法计算结果偏差较小。

关键词：组合梁桥双工字钢组合梁纵向正应力翘曲正应力弯曲正应力参数分析理论计算有限元法

波形腹板钢箱‐混凝土组合梁桥的自振特性分析

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振动．测试与诊断 2021年第1期41卷 190-196,208页

作者：冀伟罗奎闫林君兰州交通大学土木工程学院兰州730070

为了获得波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥振动频率的简化计算方法,首先,在综合考虑箱梁的剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形效应的基础上,运用势能驻值原理推导出波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥的单元刚度矩阵;其次,根据所推导的单元刚度矩阵... 详细信息

为了获得波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥振动频率的简化计算方法,首先,在综合考虑箱梁的剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形效应的基础上,运用势能驻值原理推导出波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥的单元刚度矩阵;其次,根据所推导的单元刚度矩阵和单元质量矩阵,采用Matlab软件编写波形腹板钢箱⁃混凝土组合梁桥振动频率计算的求解程序;最后,对振动频率求解程序的收敛速度和计算效率进行了分析。研究结果表明:振动频率求解程序所得的频率值与ANSYS空间有限元值和实测值吻合良好;采用振动频率求解程序计算频率时只需较少的单元数量,即可达到较高的计算精度;大大缩短了振动频率求解的计算时间,提高了计算效率,避免了ANSYS空间有限元模型建立和求解的复杂性,为工程中该类桥型自振特性分析提供了一种简便方法。

关键词：波形钢腹板振动频率单元刚度矩阵组合梁桥有限元分析

大跨高墩小半径刚构-连续组合梁桥地震响应分析

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桥梁建设 2013年第1期43卷 52-58页

作者：揭志羽卫星李亚东顾颖西南交通大学四川成都610031

为研究大跨高墩小半径刚构-连续组合曲线梁桥的地震响应,以某(40+6×80+40)m的刚构-连续组合梁铁路特大桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥有限元模型,计算桥梁动力特性,并采用反应谱法和时程分析法对桥梁在地震作用下的内力和位移进... 详细信息

为研究大跨高墩小半径刚构-连续组合曲线梁桥的地震响应,以某(40+6×80+40)m的刚构-连续组合梁铁路特大桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥有限元模型,计算桥梁动力特性,并采用反应谱法和时程分析法对桥梁在地震作用下的内力和位移进行分析。分析结果表明:增大桥墩刚度、采用墩梁固结方式能够提高刚构-连续组合曲线梁桥的整体性,有利于桥梁的抗震;从地震响应(位移、弯矩)综合考虑,对该类桥梁最不利的地震波激励角度为0°、90°(分别对应顺桥向、横桥向),增大横向刚度可减小桥梁结构的横向位移,增大墩底截面面积可减小桥梁结构在水平地震作用下的地震响应;总体上来说,在横桥向地震波激励下该类桥梁横向位移和面外弯矩最大,在顺桥向地震波激励下该类桥梁纵向位移和面内弯矩最大。

关键词：组合梁桥曲线桥高墩地震响应反应谱法时程分析法有限元法

内衬混凝土对波形钢腹板组合梁桥力学性能的影响

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桥梁建设 2017年第4期47卷 54-59页

作者：贺君刘玉擎吕展李传习长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 同济大学桥梁工程系上海200092 帝国理工学院

为了解设置内衬混凝土波形钢腹板组合梁桥的剪切性能、轴向性能、弯曲性能和稳定性能及内衬混凝土参数对其力学性能的影响,以某三跨波形钢腹板组合连续箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立空间有限元模型,分析设置内衬混凝土后波形钢腹板组... 详细信息

为了解设置内衬混凝土波形钢腹板组合梁桥的剪切性能、轴向性能、弯曲性能和稳定性能及内衬混凝土参数对其力学性能的影响,以某三跨波形钢腹板组合连续箱梁桥为背景,采用ANSYS软件建立空间有限元模型,分析设置内衬混凝土后波形钢腹板组合梁桥的结构挠度、轴向应力、剪切应力、弯曲性能和稳定性,研究内衬混凝土的长度、厚度变化对结构稳定性、轴向性能及弯曲性能的影响,并给出内衬混凝土的合理长度与厚度建议。结果表明:内衬混凝土能显著降低支点区域波形钢腹板的剪应力和预应力施加效率,提高结构稳定性能;混凝土桥面板压应力随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;实桥设计时,建议内衬混凝土长度不小于中支点梁高,厚度最大不小于0.07倍中支点梁高,最小满足混凝土浇筑及构造要求。

关键词：组合梁桥波形钢腹板内衬混凝土有限元法挠度应力弯曲性能稳定性