组合截面混凝土梁在城市轨道交通中的应用

工形组合截面混凝土梁由预制部分和现浇部分叠合而成，由于混凝土的收缩徐变及预应力损失的影响，截面存在应力重分布现象，梁的受力、变形计算与全截面预应力梁相比有所不同。文章以25m跨度的工形组合梁为例，介绍组合截面梁在城市轨道交通中的应用。     

预应力混凝土简支梁徐变应力重分布的研究

基于平截面变形、徐变与应力之间符合线性关系和徐变特性与加载龄期之间的关系符合老化理论等假定，探讨了不同龄期混凝土组合梁的徐应变力重分布问题，研究了分片预制桥位设现浇接缝的预应力混凝土简支T梁徐应应力重分布的计算理论和计算方法，推导了徐变应力重分布计算公式，组合结构由于先、后浇注的混凝土存在明显的龄期差和应力差，徐变将产生明显的应力重分布，应力重分布效应取决于先、后浇注的混凝土的龄期差和应力差，秦沈客运专线跨度16m简支T梁徐变应力重分布测试表明，对先期浇注的混凝土部分，重分布应力大约占总恒载应力的10％－20％，而对后期浇注的混凝土部分，影响比值更大，甚至有可能使应力反号，徐变应力重分布现象应引起足够的重视。     

组合梁中的时效行为计算分析

采用按龄期调整的有效模量,结合有限单元步进法,提出一种计算组合梁中时效行为的方法。该方法通过迭代法计算与时间有关的混凝土收缩徐变及力筋松弛引起的预应力损失。应用这种分析方法,编制相应的计算程序,进行一个组合框架及一座两跨连续组合梁的时效行为分析。结果表明,混凝土的收缩、徐变以及预应力损失对组合梁的应力重分布影响很大。     

大跨度高铁斜拉桥钢-混结合主梁收缩徐变研究

为研究钢混结合主梁混凝土桥面板的收缩徐变对大跨度高铁无砟轨道斜拉桥的影响,以昌吉赣客专赣江特大桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立全桥精细化数值分析模型,考虑钢混结合梁混凝土桥面板不同的加载龄期,分析结合梁斜拉桥在收缩徐变效应下变形及受力的变化。结果表明:赣江特大桥结合梁在施工成桥初期至运营5年后,钢混结合梁混凝土桥面板收缩徐变引起面板及钢箱梁的应力变化情况均满足规范要求,桥面板及钢箱梁在施工成桥1年后收缩徐变完成50%以上,3年后完成80%左右;桥面板混凝土的加载龄期越长,混凝土收缩徐变对桥梁结构变形和受力的影响越小,并在混凝土加载龄期达到180 d后对桥梁结构的影响呈稳定趋势,将结合梁桥面板预制存放180 d后再进行吊装,可有效降低混凝土收缩徐变对此种结构正常使用期间力学行为的影响。     

群钉连接装配式组合轨道梁受力特性研究

为促进钢-混凝土组合结构的工业化建造,实现钢构件和混凝土构件的工厂化预制、装配化施工,针对传统剪力钉均匀满铺建立的等效刚度理论不能反映群钉集中布置时组合结构受力特性的问题,以跨座式单轨交通为研究背景,设计制作群钉连接装配式钢-混凝土组合轨道梁,进行装配前的钢梁与装配后的组合梁固有频率、荷载-挠度曲线、截面应变曲线对比分析,研究群钉连接组合梁的受力特征。结果表明:钢梁、组合梁实测竖弯固有频率分别为29.9和32.2 Hz,混凝土板的叠合使组合梁固有频率较钢梁提高8%;组合梁内同一截面高度的钢梁和混凝土板变形不协调,混凝土板应变显著大于钢梁,是钢梁的2.5~2.8倍,不满足平截面假定;组合梁实测等效竖弯刚度随作用荷载变化呈非线性特征,简支边界条件下,实测等效竖弯刚度为理论值的0.9~1.1倍,跨中集中荷载小于500 kN时实测等效竖弯刚度大于理论值,而大于500 kN时实测等效竖弯刚度小于理论值。     

组合梁截面重分布力的Volterra积分方程

混凝土板收缩徐变引起组合梁截面内力重分布,传统求解方法的基本方程在本质上为第二类Volterra积分方程,求解时通常用一些简化假定,将积分转化为微分(Dischinger法)或代数方程(Trost-Bazant法),结果存在偏差。不简化积分方程,用数值积分推导其在时间序列上的代数表达式,并推广至考虑混凝土弹性模量随时间变化的情况;用一阶的复合梯形求积公式和1天的时间步长,足以满足工程计算精度要求。结果表明:组合梁收缩徐变使截面内力发生明显重分布,收缩徐变使混凝土板轴力和刚度发生退化,极大削弱了截面的组合作用,使挠度和曲率明显增加,同时使钢梁的上翼缘处于高压应力状态,很可能引起局部失稳。在设计中须考虑以上与时间相关的不利影响。     

钢-混组合结构桥梁混凝土的收缩徐变效应

首先讨论混凝土收缩作用的等效降温取值问题，分析了构件理论厚度、环境平均相对湿度、预制板存梁期等因素对混凝土收缩的影响。然后探讨收缩徐变应力计算方法，并结合工程实例分析了混凝土徐变、抗剪连接键滑移和次内力对收缩应力的影响。最后提出了补偿收缩混凝土应用于钢-混组合梁桥时的注意事项。结果表明：对于我国大多数地区按等效降温15℃计算的收缩效应值较实际值偏小；抗剪连接键滑移主要影响距梁端1/10跨径范围内的应力分布；连续梁的混凝土板由收缩二次内力引起的结构应力远大于收缩一次内力引起的结构应力；补偿收缩混凝土的限制膨胀率宜根据收缩应变预测值和微膨胀对结构的不利影响综合确定。     

短线法简支转连续刚构桥收缩徐变效应分析

以某四跨一联简支转连续刚构桥(跨径(38+40+40+38)m)为例,采用Midas-civil建立连续刚构桥全桥分析模型,对主梁分别采用不同存梁期预制梁的连续刚构桥,计算其桥墩和主梁的相关变形及内力。研究结果表明:预制梁混凝土早期自收缩发展较快,同时由于收缩徐变效应与混凝土龄期直接相关,存梁期对结构内力和变形影响较大,建议施工中采用存梁期大于90 d预制梁。由于收缩徐变作用,与30 d存梁期相比,90 d和180 d存梁期成桥墩顶内力分别减小11.8%和20.2%,成桥跨中挠度分别减少19.2%和31%。在主梁施工控制时必须考虑实际存梁期来调整结构线形。分析结构体系转换后主梁内力及变形可知,主梁收缩徐变内力重分布及变形基本在3 a内完成,后期变化逐步平稳,但边墩受收缩徐变影响时间相对较长,验证了本桥型边墩施工顺序及采用柔性设计的合理性。     

装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土板湿接缝受力性能研究

为探究适用于装配式钢-混凝土组合梁预制混凝土板湿接缝的连接性能,设计制备了3个足尺组合梁预制混凝土板湿接缝连接模型试件,采用试验和理论方法研究了预制混凝土板湿接缝连接构造和混凝土强度对连接件抗剪承载力的影响.研究结果表明:采用C50微膨胀混凝土作为后浇带的试件极限承载力是整体式桥面板试件的88％,采用超高性能混凝土(U...     

铁路大跨度混凝土拱桥徐变变形控制因素研究

研究目的:混凝土拱桥具有较大的横竖向刚度、良好的环境适应性和较高的经济价值,在山区大跨度铁路桥梁建设中得到推广应用。然而,受拱结构的受力特点和混凝土的材料特性影响,混凝土拱桥在后期运营过程中会出现徐变下挠变形,直接影响线路的平顺度,进而影响行车的安全性和舒适性。本文以一座在建的铁路大跨度混凝土拱桥为研究对象,从分析混凝土徐变机理及影响因素出发,选取工法、加载龄期、铺轨时间以及拱上结构形式等因素作为变量,基于CEB-FIP(1990)徐变本构模型开展结构的徐变变形研究,分析不同因素下混凝土拱桥的徐变变形情况,探究徐变变形控制的主要因素。研究结论:(1)平衡加载法的受力模式使得拱圈顶底板应力差较大,导致后期徐变变形较大;(2)悬臂拼装法可以节省施工工期,但预制时间较短也会导致后期的徐变变形较大;(3)延长混凝土龄期和减少拱上结构重量对抑制后期徐变下挠有一定的帮助,但效果并不明显;(4)延迟铺轨对减小长期徐变下挠有明显的改善;(5)在以上四种影响拱圈后期收缩徐变的因素中,工法和铺轨时间对后期混凝土收缩徐变影响较大,可作为大跨度拱桥徐变变形控制技术的关键因素;(6)本文研究可为类似结构的设计提供参考和借鉴。     

隧道仰拱组合结构的现场试验研究

在复杂地质条件下长大隧道施工过程中,为了控制隧道围岩的过大变形及加快隧道施工进度,需要将仰拱及时封闭.通过对仰拱采用钢筋混凝土预制板和干硬性混凝土组成的组合结构的现场试验研究,把仰拱上的荷载通过预制板间接传递给铺底干硬性混凝土,并充分利用干硬性混凝土强度增长快、受力后变形较小的特点,使仰拱组合结构在隧道掘进的两次出砟间隙时间内达到能通行汽车的要求.对组合结构承受不同荷载时钢筋混凝土板顶面的沉降变形及钢筋混凝土预制板和铺底混凝土之间的接触压力进行现场量测,并用有限元计算方法对试验结果进行分析验证.结果表明,由本文设计的隧道仰拱组合结构,能够增强隧道的施工安全和加快施工进度.     

城市轨道交通预制H型板柱组合轨道结构的研究与设计

目前,城市轨道交通车场停车库内立柱检查坑的立柱基本采用现浇混凝土结构形式,少数采用钢立柱或者预制混凝土小立柱结构.常规立柱方案存在施工作业环节多、施工精度不易控制、施工进度缓慢、施工质量不易控制等问题,难以满足城市轨道交通施工工期、施工精度、美观性要求.系统调研了常规现浇混凝土立柱方案、钢立柱方案、预制混凝土小立柱方案...     

高速铁路5×50m钢箱-混凝土连续结合梁设计研究

连续结合梁作为将钢与混凝土相组合共同参与工作的体系,受力十分复杂,应用中要确保结构具有良好的静力、动力性能。以某高速铁路5×50 m钢箱-混凝土连续结合梁为工程背景,介绍设计时对负弯矩区处理、桥面板预应力施加、混凝土徐变和活载效应、动力性能等重点问题的计算和分析,研究表明,通过调整施工顺序、采用合理的徐变及活载计算方法、底板铺设混凝土等措施,可使结构各项指标满足要求。     

高性能混凝土梁长期变形性能试验研究

以8根不同掺量的高性能粉煤灰混凝土梁的收缩、徐变试验为基础,研究了不同掺量高性能粉煤灰混凝土在荷载长期作用下的收缩、徐变性能及其上拱随时间的变化规律,探讨了温度、湿度等环境因素对不同掺量高性能粉煤灰混凝土收缩、徐变的影响。实验观测结果表明：高性能粉煤灰掺量20％～40％混凝土梁具有良好的工作性能和力学性能;与同强度的未掺高性能粉煤灰的梁相比,其后期强度和抗压弹性模量增大,收缩徐变减小,具有良好的社会和经济效益。     

连续配筋混凝土路面横向开裂的敏感性分析

结合湖南省耒宜高速公路连续配筋混凝土路面(CRCP)结构,通过选取影响CRCP横向开裂的13个主要因素(包括板厚,混凝土的弹性模量、温缩系数、干缩应变、抗压强度和徐变系数,钢筋的弹性模量、温缩系数、直径和间距,以及地基摩阻系数、钢筋粘结强度和温降)的5种取值水平,采用考虑钢筋与混凝土之间粘结滑移及面板与基层之间摩阻滑移的交界面非线性性质和徐变作用的一维非线性分析法,由迭代计算同时得到CRCP的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大钢筋应力,从而按相对比较的方法对各参数影响CRCP横向开裂的敏感性进行定量和定性分析。结果表明,控制CRCP横向开裂的主要措施有:选取适宜的钢筋等级、品种与混凝土标号,选取合理的钢筋间距和直径的配筋方式,并控制混凝土和钢筋的收缩性质。     

高性能湿接装配式长型浮置板静动力性能研究

研究目的:综合现浇长板和预制短板两种浮置板轨道的优点,提出一种通过高性能混凝土湿接缝将预制短板连接成长板的浮置板设计方案。通过对该方案和对比方案的车轨耦合动力计算及对其不利状态下的静动力分析,从多方面验证该方案的可行性和优越性,并为其设计及应用提供依据。研究结论:(1)长板正弯矩相比短板有所增大,湿接缝位置相对于其他预制部位弯矩无明显区别;(2)长板在整体动力性能上要优于短板,带剪力铰湿接长板在降低浮置板振动加速度方面有明显优势;(3)浮置板结构在地铁运行车速下动力放大作用较小,隔振器阻尼对板的振动加速度有较大影响;(4)基础沉降和隔振器失效不利状态对长型浮置板响应有明显不利影响,应通过合理配筋设计予以解决;(5)本文研究可为该新型浮置板轨道系统的进一步设计及应用提供参考依据。     

96 m钢-混组合桁架梁设计

新建安九铁路跨越武九客专受桥下净空限制,需采用大跨度、低高度桥式结构;同时结合后期维修养护及无砟轨道技术需求,桥面板宜采用混凝土结构,综合考虑本桥采用1-96 m钢-混组合桁架梁跨越武九客专。而96 m钢-混组合桁架梁结构为目前国内同类型桥梁结构最大跨径,并且首次应用于时速350 km无砟轨道。本文结合工程背景详细阐述96 m钢-混组合桁架梁整体设计思路,并对其结构尺寸、受力分析和施工方法进行深入探讨。本工程在安九铁路的成功应用为同类型结构在高速铁路上的推广应用积累了宝贵的设计和施工经验。