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基于应变能分析的钢-混组合桥梁结构阻尼比特性研究

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中国公路学报 2023年第7期36卷 47-55页

作者：华旭刚李鹏辉王甜温青申杨凡陈政清湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南省交通规划勘察设计院湖南长沙410008 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

基于应变能方法发展了一种钢-混组合桥梁的结构等效模态阻尼比计算方法。以一座钢-混组合梁悬索桥为例,基于应变能原理分析计算了大桥的竖弯模态阻尼比,并与现场试验结果进行对比,验证了所提方法的可行性;基于该方法进一步研究了组合梁... 详细信息

基于应变能方法发展了一种钢-混组合桥梁的结构等效模态阻尼比计算方法。以一座钢-混组合梁悬索桥为例,基于应变能原理分析计算了大桥的竖弯模态阻尼比,并与现场试验结果进行对比,验证了所提方法的可行性;基于该方法进一步研究了组合梁悬索桥侧弯、扭转模态的阻尼比特性。结果表明:对于钢-混组合梁悬索桥的不同模态,钢主梁、桥塔、主缆等不同子结构的应变能占比差异显著,其中主缆的应变能在竖弯模态中占比最大,钢主梁和混凝土桥面板总应变能在侧弯模态中占主导,扭转模态中不同子结构的应变能占比随阶次而改变;钢-混组合梁悬索桥侧弯等效模态阻尼比最大,竖弯等效模态阻尼比最小且远小于抗风规范建议值。最后,研究了钢-混组合梁悬索桥和斜拉桥的竖弯模态、侧弯模态及扭转模态阻尼比的差异,除侧弯模态外,钢-混组合梁斜拉桥的等效模态阻尼比均大于钢-混组合梁悬索桥。所提计算方法可用于钢-混组合桥梁结构的模态阻尼比计算,计算结果可以为抗风分析提供参考。

关键词：桥梁工程钢-混组合桥梁应变能分析模态阻尼比模态应变能

钢—混组合桥梁预制桥面板湿接缝构造及传力研究

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钢—混组合桥梁预制桥面板湿接缝构造及传力研究

作者：王莉莉长安大学

学位级别：硕士

随着我国桥梁建设的发展,以预制拼装为核心的桥梁工业化建造技术将成为解决现有桥梁建设中施工质量难以保证、施工速度慢等问题的有效方式。钢-混组合桥梁是一种易于实现快速拼装的高性能桥梁结构形式,符合国家桥梁建设预制化、标准化... 详细信息

随着我国桥梁建设的发展,以预制拼装为核心的桥梁工业化建造技术将成为解决现有桥梁建设中施工质量难以保证、施工速度慢等问题的有效方式。钢-混组合桥梁是一种易于实现快速拼装的高性能桥梁结构形式,符合国家桥梁建设预制化、标准化、工业化和产业化的要求。要实现钢-混组合桥梁工业化建设的目标,必须要解决各单元之间的连接技术问题,其中桥面板之间的连接是其关键技术之一。为了更好传递剪力及弯矩,桥面板之间通常采用湿接缝的连接形式,但在工程中发现,湿接缝在使用过程中容易产生开裂、渗水等病害,影响桥梁的使用性能。国内外专家学者均对桥面板湿接缝的构造进行了一定的研究,提出了一些新的湿接缝构造形式,但是现有研究存在一定的局限性,未能明确湿接缝的传力。基于对混凝土预制桥面板湿接缝的现有研究,本文对环形钢筋和锚固钢筋两种形式湿接缝的受力性能进行研究,并根据试件受力全过程分析湿接缝的传力机理。本文的主要研究内容及结论如下:(1)对湿接缝构造形式、钢筋搭接长度规范要求以及湿接缝的抗弯承载力进行系统梳理,在国内外试验研究的基础上,对比理论计算与试验所得湿接缝抗弯承载力,经过对比发现理论值与试验值相差10%左右。(2)以国外试验研究为基础,校验有限元模型,通过对比试件的承载力以及竖向挠度发现有限元能够较为准确模拟湿接缝的受力状态。在此基础上,研究纵向湿接缝的力学性能,研究表明混凝土强度、钢筋搭接长度以及配筋率均对湿接缝的抗弯承载力和刚度均有一定的影响,其中随着配筋率的提高湿接缝的抗弯承载力和刚度提增长非常显著;钢筋搭接长度对湿接缝的刚度影响并不明显。(3)为了更好模拟湿接缝的传力,以两组横向湿接缝为例分析湿接缝的受力全过程,研究表明环形钢筋湿接缝和锚固钢筋湿接缝的传力类似于拉压杆模型,受力主筋为拉杆;以两侧反向钢筋端部连线为中心的受压混凝土柱为压杆;钢筋端部为拉压杆模型的节点。

关键词：钢-混组合桥梁预制桥面板湿接缝受力性能传力机理

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钢-混组合桥梁挠度控制限值讨论

钢-混组合桥梁挠度控制限值讨论

基于ABAQUS二次开发下大直径群钉抗剪性能研究

第二十一届全国现代结构工程学术研讨会

作者：马海军王龙轩任宁波崔丽娜智超刘红波中交第二公路工程局有限公司天津大学建筑工程学院河北建工集团有限责任公司

本文以某实际钢-混组合桥梁工程为研究对象,通过对两种不同的桥梁施工工序的全过程有限元模拟,进行了施工过程中挠度控制限值讨论研究。研究结果显示施工工序的改变对钢-混组合桥梁挠度值影响较大,同时会伴随结构内力值的剧增。为保证... 详细信息

本文以某实际钢-混组合桥梁工程为研究对象,通过对两种不同的桥梁施工工序的全过程有限元模拟,进行了施工过程中挠度控制限值讨论研究。研究结果显示施工工序的改变对钢-混组合桥梁挠度值影响较大,同时会伴随结构内力值的剧增。为保证成桥的安全工作,避免引起过大的结构变形使桥梁挠度值超出限度,不建议在施工过程中随意变更施工顺序。

关键词：钢-混组合桥梁挠度限值施工工序

来源： cnki会议评论

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中国市政工程 2024年第2期 117-120,127,151,152页

作者：朱豪杰张谢东唐云浩云南省交通规划设计研究院股份有限公司云南昆明650041 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063

为研究大直径群钉的抗剪性能,综合考虑大直径群钉推出试验过程中材料、接触及几何非线性,采用ABAQUS软件建立推出模型。对推出模型进行二次开发,研究预留块材料强度、栓钉直径、栓钉高度和钢梁翼缘板厚度对栓钉抗剪性能的影响。主要结... 详细信息

为研究大直径群钉的抗剪性能,综合考虑大直径群钉推出试验过程中材料、接触及几何非线性,采用ABAQUS软件建立推出模型。对推出模型进行二次开发,研究预留块材料强度、栓钉直径、栓钉高度和钢梁翼缘板厚度对栓钉抗剪性能的影响。主要结论如下:集束式大直径栓钉抗剪时,增大预留块材料强度等级,钢梁翼缘板翘曲程度减小,大直径栓钉应力不均匀程度减弱,显著减小了预留块受压损伤面积。增大栓钉直径可有效提高栓钉的极限抗剪承载力,但栓钉根部后方混凝土受压损伤区域也明显增大,大直径栓钉应力不均匀程度增加,群钉效应较为显著。增大栓钉高度和钢梁翼缘板厚度对平均单钉的极限抗剪承载力影响不大,为减小钢梁翼缘板翘曲程度,可优先选择增加钢梁翼缘板厚度。研究成果可为钢-混组合结构中集束式大直径栓钉抗剪设计提供参考。

关键词：钢-混组合桥梁集束式大直径栓钉推出试验二次开发抗剪性能

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钢-混组合结构在桥梁中的应用综述

特种结构 2017年第2期34卷 99-102+116页

作者：赵君黎刘晓娣中交公路规划设计院有限公司

本文通过介绍钢一混凝土组合结构在桥梁中的应用发展历史,结合组合结构桥梁技术发展情况,介绍了《公路钢-混组合桥梁设计施工规范》(JTG/T D64-01-2015)和《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)编制情况,以及在我国"加强推进公路钢... 详细信息

本文通过介绍钢一混凝土组合结构在桥梁中的应用发展历史,结合组合结构桥梁技术发展情况,介绍了《公路钢-混组合桥梁设计施工规范》(JTG/T D64-01-2015)和《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)编制情况,以及在我国"加强推进公路钢结构桥梁建设"技术政策背景下组合结构桥梁的推广应用情况,提出了在推广应用中一些值得关注的主要风险问题。

关键词：钢-混组合桥梁历史规范推广

钢-混组合结构桥梁在高海拔山区的应用和发展

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钢-混组合结构桥梁在高海拔山区的应用和发展

环境温度场对铁路钢-混组合桥梁列车走行性的影响

作者：冯智江朱文伟顾忠文赵柱炯胡照刚云南建投钢结构股份有限公司

钢-混组合桥梁具备钢结构抗拉、混凝土抗压,充分发挥两种材料的使用性能,以减轻自重,减小地震作用,减小构件截面尺寸,增加有效使用空间的结构优点,且构件加工其结构简单,加工难度小,目前正逐渐实现加工机械自动化,现场施工因构件的重量... 详细信息

钢-混组合桥梁具备钢结构抗拉、混凝土抗压,充分发挥两种材料的使用性能,以减轻自重,减小地震作用,减小构件截面尺寸,增加有效使用空间的结构优点,且构件加工其结构简单,加工难度小,目前正逐渐实现加工机械自动化,现场施工因构件的重量比传统的构件较轻,其施工方便、快速,尤其在高海拔山区的桥梁施工,有很好的发展前景。另外对于组合桥上部混凝土桥面系的施工也涌现很多预制桥面板的做法,真正地实现了桥梁上部结构全部在加工厂完成制作,然后再到现场进行安装施工的装配式理念。实现了公路建设产业装配化、绿色可持续发展,其未来的发展前景也会越来越好。

关键词：钢-混组合桥梁谷地、山岭地区装配化绿色可持续发展

来源： cnki会议评论

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四川建筑 2022年第1期42卷 78-82页

作者：岳奕町刘丽芳西南交通大学土木工程学院四川成都610031 广西交通设计集团有限公司广西南宁530000

由于钢-混组合桥梁导热系数存在显著差异,环境温度场对钢-混组合桥梁的结构行为影响较大。对于高海拔地区的钢-混组合桥梁,环境温度效应可能影响列车行驶安全与舒适性。文章以藏区某铁路双线简支钢箱-混凝土组合梁桥为研究对象,通过固-... 详细信息

由于钢-混组合桥梁导热系数存在显著差异,环境温度场对钢-混组合桥梁的结构行为影响较大。对于高海拔地区的钢-混组合桥梁,环境温度效应可能影响列车行驶安全与舒适性。文章以藏区某铁路双线简支钢箱-混凝土组合梁桥为研究对象,通过固-热耦合数值仿真分析研究其环境温度场以及温致效应,并基于车-桥耦合振动分析理论,进行温致效应下的钢-混组合桥梁列车走行性数值仿真分析。研究结果表明:温度效应引起的轨道竖向变形比轨道横向变形更大,两侧轨道的横向变形差异较竖向变形差异更大;温度效应对车辆运行的安全性、组合梁的动力性能影响不大,对车辆运行的平稳性有一定影响。

关键词：钢-混组合桥梁环境温度场温度效应车桥耦合振动列车走行性

冻融-腐蚀影响下钢混组合梁栓钉连接件竞争失效机理

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冻融-腐蚀影响下钢混组合梁栓钉连接件竞争失效机理

作者：戴李俊西南交通大学

学位级别：硕士

我国幅员辽阔,部分地区的桥梁在复杂且极端的环境中服役,其中冻融循环和腐蚀环境影响下的钢-混组合桥梁将普遍遭遇耐久性问题,并引发性能劣化。因此,研究冻融-腐蚀影响下钢混组合梁栓钉连接件竞争失效机理对栓钉连接件性能劣化评估具有... 详细信息

我国幅员辽阔,部分地区的桥梁在复杂且极端的环境中服役,其中冻融循环和腐蚀环境影响下的钢-混组合桥梁将普遍遭遇耐久性问题,并引发性能劣化。因此,研究冻融-腐蚀影响下钢混组合梁栓钉连接件竞争失效机理对栓钉连接件性能劣化评估具有重要的工程意义。本文针对冻融-腐蚀影响下钢混组合梁栓钉连接件竞争失效机理展开研究。首先为研究冻融循环作用下混凝土材料性能变化,设计制作了12个立方体试件和12个棱柱体试件,对其进行不同次数(0/50/75/100次)的冻融循环。然后为分析冻融-腐蚀影响下栓钉连接件力学性能退化特征,对不同冻融循环次数(0/50/75/100次)和不同腐蚀结果(栓钉根部10mm高度区域:未锈蚀、锈蚀深度1.5mm、锈蚀深度2.5mm)进行组合,设计制作了栓钉连接件12组,每组3个,对36个试件进行推出试验。随后为了得到冻融-腐蚀影响下不同直径栓钉连接件抗剪性能的劣化规律,运用ABAQUS建立12个与推出试验对应的有限元模型,验证其可靠性,并进行不同栓钉直径(19/22/24mm)的参数分析。最后为探究冻融-腐蚀影响下栓钉连接件竞争失效机理,在试验和有限元的基础上推导了适用于冻融-腐蚀影响下的栓钉连接件抗剪承载力计算公式,并根据钢-混组合桥梁所处的冻融-腐蚀环境提出有针对性的建议。完成上述工作后,本文主要得到以下结论:(1)随着冻融循环次数的增加,混凝土块表面损伤越严重,立方体抗压强度、棱柱体动弹性模量和质量均有不同程度的下降。(2)随着冻融-腐蚀影响的加剧,栓钉剪断或混凝土破坏两种破坏形态会发生转变;当冻融循环次数相同时,随着锈蚀深度增大,抗剪承载力减小;当锈蚀深度相同时,以混凝土开裂破坏为主的试件,随着冻融循环次数增加,抗剪承载力随之呈二次抛物线下降;以栓钉剪断为主的试件,抗剪承载力与腐蚀后截面直径的平方呈正相关;总体而言,随着冻融循环次数和锈蚀深度增大,抗剪刚度随之减小。(3)冻融循环对发生混凝土破坏的栓钉连接件抗剪承载能力的影响占主导地位,尽管栓钉直径以及锈蚀深度不同,但劣化作用接近;总结得到冻融-腐蚀影响下栓钉连接件竞争失效机理:冻融环境主要影响的是混凝土的力学性能,腐蚀环境主要影响的是栓钉根部的抗剪能力,当栓钉连接件同时处于两者共存的环境时,其中一个环境条件对栓钉连接件抗剪承载能力的影响会占主导地位,也就是决定其抗剪承载能力的下限,破坏模式也会随之对应,随着两种环境的不断变化,占主导地位的环境类型也会发生变化。

关键词：钢-混组合桥梁冻融循环腐蚀栓钉连接件推出试验数值分析竞争失效机理

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钢-混组合梁行车道板湿接缝力学性能研究

钢-混组合梁行车道板湿接缝力学性能研究

作者：蒲通西安工业大学

学位级别：硕士

国家发展和改革委员会在“十三五”发展规划中指出,新型结构桥梁尤其是钢-混结构桥梁应该受到重视和发展推广。湿接缝是保证钢-混结构桥梁在纵向和横向受力过程中连续和安全的关键构造。目前传统湿接缝在使用过程中仍存在的诸多问题,例... 详细信息

国家发展和改革委员会在“十三五”发展规划中指出,新型结构桥梁尤其是钢-混结构桥梁应该受到重视和发展推广。湿接缝是保证钢-混结构桥梁在纵向和横向受力过程中连续和安全的关键构造。目前传统湿接缝在使用过程中仍存在的诸多问题,例如:湿接缝处钢筋密集导致混凝土浇筑困难;湿接缝空间狭小导致钢筋焊接质量难以保证;新旧混凝土结合面处开裂现象明显;湿接缝中普通钢筋不连续使其传力受到影响。根据以上政策的引导和湿接缝使用过程中产生的问题,本文以陕西省某高速公路控制性工程中的钢-混凝土组合梁桥湿接缝为工程背景,针对上述出现在已有湿接缝施工和使用中的问题,提出一种构造形式更优的湿接缝,运用有限元分析软件ANSYS建立优化后的湿接缝模型,与试验数据对比,验证湿接缝有限元模型分析准确性。再对纵向湿接缝力学性能影响参数进行分析,在此基础上,进一步研究横向湿接缝受到拉力时力在湿接缝中的传递形式。对优化升级后的湿接缝在设计和工程实践中的应用作出指导,具体研究内容如下:（1）结合实际工程实例,梳理我国预制行车道板中常用湿接缝形式并对其构造及力学理论模型进行介绍。针对现有湿接缝的缺点,借鉴国外研究方向,对现有湿接缝构造进行升级优化,并对优化升级后的湿接缝构造和理论计算方法进行分析,再将湿接缝承载力的理论计算值和试验数据进行对比。（2）湿接缝有限元模拟分析模型验证。参照国内已有试验研究数据,建立优化后湿接缝的有限元模型,将有限元模拟出的极限承载力、跨中竖向位移、荷载-位移曲线、破坏形式与试验数据建立对比,验证湿接缝力学性能分析有限元研究方法的准确性。（3）以纵向湿接缝为例,建立湿接缝的有限元模型,通过控制变量的方法,研究非接触搭接环形钢筋湿接缝在竖向荷载作用下,湿接缝力学性能受到核心混凝土强度、配筋率、钢筋抗拉强度、环形钢筋非接触搭接长度等参数的影响。（4）以横向湿接缝为例,在负弯矩区,其受到由行车道板中预留钢筋传递来的拉力。分析湿接缝中环形钢筋、贯穿钢筋和核心区混凝土在整个承载过程中线性、非线性和破坏阶段的受力变化,在此基础上进行受力模型简化,总结传力机理。

关键词：钢-混组合桥梁湿接缝非接触搭接力学性能传力机理