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带开孔钢板剪力连接件的钢-混凝土组合桥面板受力性能试验研究

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建筑结构学报 2015年第S1期36卷 382-388页

作者：徐宙元赵人达牟廷敏华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041

为研究带开孔钢板剪力连接件的钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以开孔钢板剪力连接件的布置形式、组合板的厚度、贯穿钢筋数量等为参数,设计制作了14块钢-混凝土组合板,对其进行正、负弯矩作用下的两点对称集中静力加载试验。分析了组... 详细信息

为研究带开孔钢板剪力连接件的钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以开孔钢板剪力连接件的布置形式、组合板的厚度、贯穿钢筋数量等为参数,设计制作了14块钢-混凝土组合板,对其进行正、负弯矩作用下的两点对称集中静力加载试验。分析了组合桥面板的破坏形态和变形能力、钢板与混凝土的应变发展情况、相对滑移量和受弯承载力。试验结果表明:大部分组合板发生弯曲破坏,少量组合板为竖向剪切破坏或纵向剪切破坏;组合桥面板具有较高的承载能力和抗弯刚度,并具有良好的延性。采用简化塑性理论对钢-混凝土组合桥面板进行了受弯承载力分析,得到了正、负弯矩作用下的受弯承载力的实用计算式,并与试验结果对比,二者吻合良好。

关键词：钢-混凝土组合桥面板开孔钢板剪力连接件静力试验受弯承载力

钢-混凝土组合桥面板温度梯度效应的试验研究与数值模拟

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建筑结构学报 2021年第S2期42卷 74-82页

作者：王达谭本坤赵鹏鑫长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004

为深入研究钢-混凝土组合桥面板的温度梯度效应问题,根据电辅热原理制备温度梯度加载装置,以钢桁加劲梁悬索桥组合桥面板为对象,对不同边界约束条件下的钢-混凝土组合节段展开了室内温度梯度试验,提出了竖向温度梯度分布模式的计算式,... 详细信息

为深入研究钢-混凝土组合桥面板的温度梯度效应问题,根据电辅热原理制备温度梯度加载装置,以钢桁加劲梁悬索桥组合桥面板为对象,对不同边界约束条件下的钢-混凝土组合节段展开了室内温度梯度试验,提出了竖向温度梯度分布模式的计算式,建立了热-力顺序耦合的精细化有限元模型,对比分析了不同温度梯度条件下的应力极值情况。结果表明:所提出的试验加载装置能较好地模拟结构在顶面受日照辐射状况下的温度分布情况;试验与精细化有限元模型计算的应力分布吻合较好;不同约束条件下的钢-混凝土桥面板均受竖向温度梯度影响明显,其应力效应不容忽视,混凝土板和钢梁的应力极值几乎与结构竖向温度梯度呈线性相关。

关键词：钢-混凝土组合桥面板有限元法温度加载试验竖向温度梯度

钢—混凝土组合桥面板单向板与双向板区分界限的研究

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钢—混凝土组合桥面板单向板与双向板区分界限的研究

作者：冯霞西南交通大学

学位级别：硕士

随着钢-混凝土组合桥面板的推广应用,对钢-混凝土组合板的受力性能研究具有十分重要的理论意义和工程应用价值。在实际工程应用中,一般采用单向板或双向板的概念来将桥面板复杂的空间问题简化为平面问题。国内外相关规范根据混凝土板的... 详细信息

随着钢-混凝土组合桥面板的推广应用,对钢-混凝土组合板的受力性能研究具有十分重要的理论意义和工程应用价值。在实际工程应用中,一般采用单向板或双向板的概念来将桥面板复杂的空间问题简化为平面问题。国内外相关规范根据混凝土板的受力机理,提出将混凝土板的计算分为单向板和双向板并明确提出区分界限,但目前还没有相关规范明确提出钢-混凝土组合板的单向板和双向板区分界限。相对于传统混凝土桥面板,钢-混凝土组合桥面板中钢板材料在力学和几何上存在较大比例,直接套用混凝土桥面板的设计规范没有依据且无法体现组合结构优越的经济性。因此,为了研究钢-混凝土组合板在简化计算时单向板和双向板区分界限值,本文开展了相关专题研究。在典型钢-混凝土组合桥面板实际工程基础上,拟定了钢-混凝土组合桥面板的几何参数。对在均布荷载作用模式下的钢-混凝土组合板,考虑剪力连接程度和不同边界条件。在弹性和弹塑性理论的基础上,研究了材料特性、边界条件及剪力连接程度对板的变形、反力和内力分布的影响规律。引入荷载传递系数,探讨了荷载在钢-混凝土组合桥面板中的传递分配规律。最后,在研究结果的基础上,建议弹性分析情况下长短边比取为3作为界限区分建议值,而在弹塑性分析情况下,该建议值可取为3.5。

关键词：钢-混凝土组合桥面板单向板双向板区分界限

考虑刚度折减的钢-混凝土组合桥面板挠度分析

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四川建筑科学研究 2012年第6期38卷 14-17页

作者：占玉林赵人达向天宇徐腾飞西南交通大学桥梁及结构工程系四川成都610031

进行了一榀钢-混凝土组合桥面板的足尺试验,剪力连接件采用PBL。在经典板理论的基础上,开展了组合桥面板的理论分析研究。探讨了荷载的傅里叶级数展开形式,得到了组合板变形的单傅里叶级数解法。结合试验结果,考察了组合板钢与混凝土之... 详细信息

进行了一榀钢-混凝土组合桥面板的足尺试验,剪力连接件采用PBL。在经典板理论的基础上,开展了组合桥面板的理论分析研究。探讨了荷载的傅里叶级数展开形式,得到了组合板变形的单傅里叶级数解法。结合试验结果,考察了组合板钢与混凝土之间的部分粘结性能,并引入修正后的折减系数。最后计算了钢-混凝土组合桥面板的挠度变化情况,并与试验值进行了比较,两者吻合良好。

关键词：钢-混凝土组合桥面板傅里叶级数 PBL剪力连接件折减系数挠度

基于ANSYS的钢-混凝土组合桥面板非线性行为分析

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中国高新技术企业 2015年第5期 105-106页

作者：王潇碧宋瑞年四川大学锦城学院四川成都611731 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

文章采用ANSYS软件建立钢-混凝土组合桥面板的三维有限元模型,对材料及连接界面的本构关系、破坏准则、网格划分等关键影响因素进行了分析;基于对栓钉和开孔钢板作用机理的研究,探讨了采用非线性弹簧单元和接触单元两种不同形式模拟界... 详细信息

文章采用ANSYS软件建立钢-混凝土组合桥面板的三维有限元模型,对材料及连接界面的本构关系、破坏准则、网格划分等关键影响因素进行了分析;基于对栓钉和开孔钢板作用机理的研究,探讨了采用非线性弹簧单元和接触单元两种不同形式模拟界面力学性能的方法;通过有限元模型与实际模型的试验结果的比较,验证了分析方法的正确性,可用于研究钢-混凝土组合桥面板的粘结滑移、竖向掀起和极限承载力等力学性能。

关键词： ANSYS软件钢-混凝土组合桥面板有限元方法非线性分析滑移掀起

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高性能混凝土在钢桥面铺装中的应用研究进展

混凝土 2024年第4期 83-88,133页

作者：唐亮乔浩玥屈建张勇波李龙张发盛中建工程产业技术研究院有限公司北京101300 中建工程试验检测(北京)有限公司北京101300 中建城市建设发展有限公司北京100044

高性能混凝土因其优异的力学特性和耐久性能而具有广阔的应用前景,其中最受瞩目的是超高性能混凝土(UHPC)和应变硬化水泥基复合材料(ECC),将其与钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料应用的典型范例。通过对钢-高性能混凝土组合桥面... 详细信息

高性能混凝土因其优异的力学特性和耐久性能而具有广阔的应用前景,其中最受瞩目的是超高性能混凝土(UHPC)和应变硬化水泥基复合材料(ECC),将其与钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料应用的典型范例。通过对钢-高性能混凝土组合桥面板的静力抗弯性能、疲劳性能、界面抗剪性能和负弯矩区抗裂性能等方面的研究和相关设计规范进行了归纳总结,提出目前高性能混凝土在钢桥面铺装中应用亟待解决的系列问题,为相关领域的研究和工程应用提供参考。

关键词：钢-混凝土组合桥面板超高性能混凝土应变硬化水泥基复合材料抗弯性能疲劳性能抗裂性能

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新型钢—混凝土组合桥面板结构与材料研究

新型钢—混凝土组合桥面板结构与材料研究

作者：谯理格武汉理工大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合桥面板是指将钢与混凝土组合成的桥面板安装在钢主梁上,使桥面板与梁共同受力的桥面梁结构形式。目前,混凝土桥面板自重大、钢桥面板耐久性差、叠合桥面整体性低,导致采用这类桥面板的桥梁,在大交通量反复作用下,桥面板病... 详细信息

钢-混凝土组合桥面板是指将钢与混凝土组合成的桥面板安装在钢主梁上,使桥面板与梁共同受力的桥面梁结构形式。目前,混凝土桥面板自重大、钢桥面板耐久性差、叠合桥面整体性低,导致采用这类桥面板的桥梁,在大交通量反复作用下,桥面板病害多、维修周期短、基础建设费用高,且桥面负弯矩区易开裂、渗水导致梁体锈蚀,影响桥梁服役寿命。针对这一问题,本文依托主跨320m钢管混凝土拱桥的广安官盛渠江大桥,开发了钢-混凝土组合桥面板,该结构自重轻、整体性好、成本低、不需要模板,且全部工厂预制、施工简便、质量易控制,已广泛用于中小跨径立交桥、特大跨钢管混凝土拱桥、斜拉桥等工程。论文研究成果如下:开发了低收缩轻质超高韧性水泥基复合材料,采用预湿保水的高强陶砂和细粒高强陶粒(50mm)替代普通ECC材料中的石英砂,利用充分预湿的陶粒、陶砂对水泥基材料的内养护作用,降低材料收缩和表观密度;掺加EA AC-Ⅱ型膨胀剂补偿收缩,进一步降低水泥基材料的收缩;选用多锚点钢纤维与不同尺寸的PVA纤维混杂增韧,减少PVA掺量,改善工作性能的同时提高韧性;选择超分散、保塑降粘型减水剂,进一步提高其工作性能,实现其泵送施工,制备出容重1840kg/m、28d抗压强度62MPa、抗折强度9.2MPa、180d干燥收缩率126×10、弹性模量8.76GPa、弯曲韧性指数I24.01、在0.65应力水平下抗弯拉疲劳寿命达到320万次的低收缩轻质超高韧性水泥基材料。基于所开发的低收缩轻质超高韧性水泥基材料,提出了在桥面梁上设置“钢顶板+剪力板+贯穿钢筋+钢筋网+高韧性水泥基材料”的新型钢-混凝土组合桥面板结构,通过有限元力学模拟分析、1:2缩尺模型的静、动力试验,研究了组合桥面板的力学行为,论证了剪切性能、极限承载能力、抗弯拉疲劳性能的影响规律,据此确定了水泥基材料强度等级与顶钢板、开孔钢板、钢筋网等构件的结构设计参数:在桥面梁上设置厚60mm顶钢板,顶钢板上依据桥面梁的支撑条件设置高500mm、间距30000mm的带圆孔剪力板,圆孔直径φ400mm,圆孔中心间距10050mm,在圆孔内穿φ12mm钢筋,剪力板上设置间距10050mm的纵横钢筋,再在其上浇筑12000mm厚的高韧性水泥基材料。通过疲劳模型试验揭示了新型组合桥面板的疲劳寿命是其设计服役寿命的2倍,桥面板服役期间因疲劳而导致的应力增量小、刚度衰减较低,其抵抗车辆荷载作用时的抗弯拉疲劳开裂性能优异。本文研究的新型钢-混凝土组合桥面板结构自重轻、刚度大、承载能力强、耐疲劳性能好,且施工简便、建设成本低,具有广泛的推广应用前景。

关键词：钢-混凝土组合桥面板轻质超高韧性水泥基材料疲劳性能

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大曲率连续弯钢箱梁桥力学行为及结构优化

大曲率连续弯钢箱梁桥力学行为及结构优化

作者：蒋昆昆长安大学

学位级别：硕士

随着现代交通运量迅速增大,大曲率弯钢箱梁桥广泛应用。钢箱梁桥桥面系构造的研究较多,但大都针对直梁桥。而大曲率钢箱梁弯桥的设计理论不够完善,各构造受力状态模糊,各构造参数对整体正交异性钢桥面板受力产生的影响不明确。针对以上... 详细信息

随着现代交通运量迅速增大,大曲率弯钢箱梁桥广泛应用。钢箱梁桥桥面系构造的研究较多,但大都针对直梁桥。而大曲率钢箱梁弯桥的设计理论不够完善,各构造受力状态模糊,各构造参数对整体正交异性钢桥面板受力产生的影响不明确。针对以上问题,本文针对大曲率弯桥正交异性组合桥面板受力行为开展相关研究,研究成果对大曲率钢箱弯梁桥设计具有重要指导意义。本文首先进行了大曲率钢箱梁桥面系最不利荷载位研究,参考已有研究,确定了钢顶板、纵横向加劲肋上的五个应力控制指标及一个位移指标,基于现场试验进一步确定了城-A车辆车轮荷载作用下纵桥向最大正弯矩、最大负弯矩及零弯矩位置处共计二十四个最不利荷载位置。其次采用数值分析方法,基于已确定的各控制指标最不利荷载位置,针对大曲率钢箱梁组合桥面板开展构造参数敏感性研究,其中包括混凝土铺装层厚度、钢顶板厚度、横隔板厚度及间距、纵肋构造和主梁曲率半径5个参数对不同应力控制指标的影响规律和各控制指标对不同构造参数的响应,根据各国规范和工程生产环境确定了各构造参数的选优区。最后,对大曲率钢箱梁组合桥面板进行了多目标参数优化。基于已确定的最不利荷载位置和选优区,采用正交试验方法进行了参数显著性分析,针对不同控制指标的通过显著性检验的参数进行公式拟合,而后利用拟合公式进行多参数目标优化,利用idea编程软件进行二次编程分析,最终在考虑经济性的前提下确定了钢-混凝土正交异性组合桥面板构造参数最优组合。

关键词：大曲率弯桥钢箱梁钢-混凝土组合桥面板构造参数敏感性分析多目标参数优化

组合桥面板U肋对接焊缝疲劳破坏及修复方法试验

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同济大学学报（自然科学版） 2017年第2期45卷 167-172页

作者：苏庆田贺欣怡曾明根同济大学土木工程学院上海200092

为了研究弯折U形肋组合桥面板的疲劳性能以及疲劳开裂后的修补方法,对一个带连续弯折U形肋的组合桥面板试件进行了前后两次疲劳试验研究.首先对初始采用无衬垫对接焊缝的试件进行疲劳加载直到焊缝开裂;然后在开裂处采用带衬垫的对接焊... 详细信息

为了研究弯折U形肋组合桥面板的疲劳性能以及疲劳开裂后的修补方法,对一个带连续弯折U形肋的组合桥面板试件进行了前后两次疲劳试验研究.首先对初始采用无衬垫对接焊缝的试件进行疲劳加载直到焊缝开裂;然后在开裂处采用带衬垫的对接焊缝加固,再次进行疲劳加载直到破坏.研究了组合桥面板疲劳破坏形态、开裂处疲劳强度评定、疲劳裂缝修复方法及修复后的疲劳性能.试验结果表明:在反复荷载作用下无衬垫单面焊的对接焊缝是正交异性组合桥面板的薄弱处,首先发生疲劳裂纹,采用带衬垫的熔透对接焊缝对开裂处进行修补,能起到较好的补强效果.

关键词：钢-混凝土组合桥面板疲劳试验应力幅修复