检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：彭恺长安大学

学位级别：博士

钢-普通混凝土组合梁普遍存在桥面板易开裂、剪力键锈蚀等病害,导致结构承载力降低、服役寿命缩短,严重威胁桥梁运营安全。钢纤维混凝土(SFRC)具有良好的抗裂增韧性能,高度契合桥梁恶劣服役环境下的性能需求,可保证结构全寿命周期的安... 详细信息

钢-普通混凝土组合梁普遍存在桥面板易开裂、剪力键锈蚀等病害,导致结构承载力降低、服役寿命缩短,严重威胁桥梁运营安全。钢纤维混凝土(SFRC)具有良好的抗裂增韧性能,高度契合桥梁恶劣服役环境下的性能需求,可保证结构全寿命周期的安全可靠。然而目前关于SFRC应用于钢-混组合结构中的研究较少,钢-SFRC组合结构剪力键设计理论尚不完善。本文通过试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,对钢-SFRC组合结构中不同形式剪力键的抗剪性能开展研究,完成了以下创新性研究工作:(1)开展了考虑混凝土钢纤维掺量和钢筋直径的拔出试验,分析了不同试件的破坏形态,揭示了钢筋-SFRC粘结滑移破坏机理,明确了拔出破坏试件的粘结-滑移曲线分布特征,提出了考虑钢纤维掺量和钢筋直径影响的钢筋-SFRC粘结滑移本构模型。基于单弹簧联结单元法,建立了考虑钢筋和钢纤维混凝土粘结滑移的有限元模型,结果表明采用粘结-滑移曲线定义的单弹联结簧单元可以准确地模拟钢筋-SFRC的粘结滑移行为。(2)开展了考虑钢纤维掺量、栓钉直径和长度等参数的栓钉剪力键抗剪性能推出试验,研究了钢-普通混凝土和钢-SFRC组合结构中栓钉剪力键的抗剪性能差异,阐明了栓钉剪力键的破坏形态和加载过程中结构各部件的应变分布特征,分析了栓钉直径和屈服强度以及焊缝等参数对栓钉剪力键抗剪承载性能的影响规律,提出了考虑钢纤维影响的栓钉剪力键抗剪承载力计算方法和荷载-滑移曲线计算公式。结果表明:由于钢纤维的桥接作用,钢-SFRC组合结构中栓钉剪力键的抗剪性能得到大幅提升。(3)开展了考虑钢纤维掺量、开孔个数和贯穿钢筋直径等参数的PBL剪力键抗剪性能推出试验,研究了两种混凝土材料中PBL剪力键的力学性能差异和受力破坏机理,明确了钢-SFRC组合结构中钢纤维的抗裂增韧机制,揭示了荷载作用下混凝土板裂缝扩展和破坏机理。建立了考虑H型钢和混凝土板及贯穿钢筋和混凝土榫粘结滑移的有限元模型,探明了关键设计参数对PBL剪力键抗剪承载性能的影响规律,提出了综合考虑钢混粘结效应、钢筋混凝土榫及开孔钢板等作用贡献的钢-SFRC组合结构中PBL剪力键抗剪承载力计算方法。(4)提出了栓钉+PBL新型复合剪力键,开展了考虑栓钉布置方式、栓钉和贯穿钢筋数量的复合剪力键推出试验,揭示了复合剪力键的破坏模式和损伤机理,阐明了栓钉与PBL剪力键的协同承载机制,构建了复合剪力键抗剪刚度取值方法。建立考虑钢混粘结滑移效应的有限元模型,分析了栓钉和贯穿钢筋直径及屈服强度对复合剪力键抗剪性能的影响规律,结果表明:考虑钢混粘结滑移效应可显著降低复合剪力键抗剪刚度计算误差,提出了考虑钢混粘结滑移效应的复合剪力键抗剪承载力计算方法。(5)开展了采用栓钉剪力键连接的钢-普通混凝土和钢-SFRC组合梁负弯矩区力学性能试验,验证了SFRC对钢-混组合梁裂缝开展的抑制作用。结果表明:钢-普通混凝土组合梁破坏后混凝土板裂缝数量不多,但裂缝宽度较大;钢-SFRC组合梁裂缝出现较晚,且裂缝宽度较小、发展缓慢,钢梁翼缘板发生局部屈曲变形。钢-普通混凝土组合梁的中性轴在腹板160mm范围内保持稳定,钢-SFRC组合梁的中性轴保持在190mm的高度。有限元模型参数分析表明:采用复合剪力键、PBL剪力键和栓钉剪力键连接的钢-混组合梁抗弯承载力依次减小,混凝土板厚度和宽度、H型钢梁腹板高度对钢-混组合梁抗弯承载力影响较大,而钢梁腹板厚度的增加对其抗弯承载力提升有限。

关键词：钢-混组合结构钢纤维混凝土剪力键推出试验粘结滑移计算方法

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钢-HSFRC组合结构中栓钉和PBL剪力键抗剪性能试验研究及抗剪承载力预测

钢-HSFRC组合结构中栓钉和PBL剪力键抗剪性能试验研究及抗剪承载...

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作者：唐文龙长安大学

学位级别：硕士

钢-混组合结构是桥梁工程中常用的结构形式,近年来钢-混组合结构出现了混凝土板开裂、劣化、剪力键锈蚀等病害。高强纤维增强混凝土(High Strength Fiber Reinforced Concrete,HSFRC)因其强度高、耐久性好、养护方便对提升结构性能有积... 详细信息

钢-混组合结构是桥梁工程中常用的结构形式,近年来钢-混组合结构出现了混凝土板开裂、劣化、剪力键锈蚀等病害。高强纤维增强混凝土(High Strength Fiber Reinforced Concrete,HSFRC)因其强度高、耐久性好、养护方便对提升结构性能有积极作用,本文提出钢-HSFRC组合结构以改善钢-混组合结构力学及耐久性能。栓钉剪力键和Perforbond Leiste(PBL)剪力键是最常用的两种剪力键,它们承担着连接钢梁和混凝土板、传递剪力的作用,是钢-混组合结构的关键部位。在钢-HSFRC组合结构中剪力键抗剪性能尤为重要,本文通过推出试验开展了钢-HSFRC中栓钉剪力键和PBL剪力键抗剪性能研究,并提出了基于BP神经网络(Back-Propagation Neural Net,BPNN)的剪力键抗剪承载力预测模型。主要研究内容和结论如下:(1)通过材料试验测试了HSFRC的基本力学性能,通过扫描电镜(SEM)分析了其微观特征。与普通混凝土相比,HSFRC具有更加密实的微观结构,力学性能更加优异。(2)根据栓钉剪力键和PBL剪力键推出试件的破坏形态,栓钉剪力键均从根部剪断,栓钉焊脚下方一定范围内的混凝土被压碎。PBL剪力键破坏是由贯穿钢筋屈服变形或剪断导致。普通混凝土板的损伤程度明显高于HSFRC板。(3)详细分析了栓钉剪力键和PBL剪力键的荷载-滑移曲线、荷载-应变曲线,并根据荷载-滑移曲线变化特征将剪力键整个受力过程划分成为四个阶段,根据荷载-应变曲线对栓钉剪力键和PBL剪力键在受力过程中的变形行为和受力机理进行了研究。(4)根据推出试验结果分析了混凝土类型、栓钉直径、栓钉高度对栓钉抗剪性能的影响,以及混凝土类型、贯穿钢筋直径、开孔个数对PBL剪力键抗剪性能的影响。结果表明HSFRC能够显著提高栓钉和PBL剪力键的抗剪承载力,但会对栓钉延性产生不利影响,建议在钢-HSFRC中使用短栓钉或多孔PBL剪力键。(5)本文通过现有文献中栓钉剪力键和PBL剪力键抗剪承载力计算公式计算了本试验中各试件的抗剪承载力,并与试验数据进行了对比。结果表明现有抗剪承载力计算公式适用性较差,并不能准确地计算钢-HSFRC中剪力键的抗剪承载力。(6)基于人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)和BP神经网络(BPNN)的计算原理,收集大量推出试验数据作为样本,建立并训练了预测栓钉剪力键和PBL剪力键抗剪承载力的BPNN预测模型。结果表明BPNN预测模型可适用于多种类型混凝土中的剪力键抗剪承载力预测,预测结果与试验值接近,预测精确度远高于现有的抗剪承载力计算公式。

关键词：钢-混组合结构 HSFRC 栓钉剪力键 PBL剪力键 BPNN预测模型

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斜拉桥双边混凝土主梁+钢横梁组合结构下行式牵索挂篮施工技术

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铁道建筑技术 2018年第8期 49-52,63页

作者：孙宁宁唐文喜中铁十七局集团第四工程有限公司重庆401121

广西壮族自治区贵港市青云大桥主桥为(46+88+280+88+46) m的"鱼"状双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,上部结构设计为双边混凝土主梁+钢横梁+预制桥面板的新型组合结构,边主梁外侧增加了4. 5 m宽的薄壁翼缘板,带翼缘板的该种组合... 详细信息

广西壮族自治区贵港市青云大桥主桥为(46+88+280+88+46) m的"鱼"状双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,上部结构设计为双边混凝土主梁+钢横梁+预制桥面板的新型组合结构,边主梁外侧增加了4. 5 m宽的薄壁翼缘板,带翼缘板的该种组合结构梁体为世界首例,常规的上行式牵索挂篮不能适应本桥悬臂浇筑施工。本文结合青云大桥主桥施工实践,介绍了双边混凝土主梁+钢横梁组合结构悬臂施工的下行式牵索挂篮设计及施工工艺,成功解决了斜拉桥带宽薄翼缘板混凝土边主梁悬臂浇筑施工难题,对今后类似主梁结构桥梁施工提供借鉴。

关键词：钢-混组合结构下行式牵索挂篮斜拉桥施工技术

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消能减震技术在装配式钢-混组合主次结构中的应用

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施工技术 2020年第8期49卷 5-8页

作者：李晓丽王洪欣樊则森邱勇周高照中建科技有限公司北京100070

为研究消能减震技术对装配式钢-混组合主次结构抗震性能的影响,以深圳长圳公共住房及附属工程项目6号楼为依托,采用佳构STRAT有限元软件分析屈曲约束支撑(BRB)和防屈曲钢板剪力墙(BRW)布置在主结构不同高度楼层位置对整体结构的抗震性... 详细信息

为研究消能减震技术对装配式钢-混组合主次结构抗震性能的影响,以深圳长圳公共住房及附属工程项目6号楼为依托,采用佳构STRAT有限元软件分析屈曲约束支撑(BRB)和防屈曲钢板剪力墙(BRW)布置在主结构不同高度楼层位置对整体结构的抗震性能影响。结果表明:消能减震构件可大幅提高结构耗能能力,降低结构构件损伤;BRB和BRW设置于结构的中高楼层部位的减震效果优于设置于结构低层位置,在中部楼层和高位楼层同时设置效果更优。

关键词：装配式建筑钢-混组合结构消能减震屈曲约束支撑防屈曲钢板剪力墙

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钢-混组合体系高铁车站可靠度分析与吊装技术研究

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铁道建筑技术 2025年第1期 205-209页

作者：江志远中铁建设集团有限公司北京100040

随着城市化进程的推进,对高铁站和综合交通枢纽的需求日益增长。本文围绕新建铁路交通枢纽项目,应用钢-混组合结构体系以满足高承载力性能需求。通过一次二阶矩法(FORM)和蒙特卡洛模拟法对该结构体系的可靠度进行了详细分析,评估其在复... 详细信息

随着城市化进程的推进,对高铁站和综合交通枢纽的需求日益增长。本文围绕新建铁路交通枢纽项目,应用钢-混组合结构体系以满足高承载力性能需求。通过一次二阶矩法(FORM)和蒙特卡洛模拟法对该结构体系的可靠度进行了详细分析,评估其在复杂荷载作用下的安全性和失效概率。此外,本文利用有限元模型对施工过程进行模拟,验证施工方案的可靠度。为实现大型构件的高精度吊装,采用计算机控制液压同步提升技术,确保构件在施工过程中的同步升降与安全性。研究结果表明,钢-混组合结构体系和液压同步提升技术为高铁站建设提供了有效的技术支持,可为同类型工程的设计和施工提供参考。

关键词：高铁车站钢-混组合结构可靠度分析液压同步提升技术有限元分析

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常泰长江大桥主航道桥桥塔设计

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桥梁建设 2022年第5期52卷 1-7页

作者：张金涛傅战工秦顺全蒋振雄张锐中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176 m的钢桁梁斜拉桥,采用钢-混混合空间钻石型桥塔。桥塔设计总高352 m,分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱采用钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构,八边形截面。核芯混凝土布置在截面中性轴位置,... 详细信息

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176 m的钢桁梁斜拉桥,采用钢-混混合空间钻石型桥塔。桥塔设计总高352 m,分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱采用钢箱-核芯混凝土组合索塔锚固结构,八边形截面。核芯混凝土布置在截面中性轴位置,自上而下厚度均为3.4 m,符合拉-压杆受力模式,压杆由核芯混凝土和受压钢筋构成,拉杆由受拉钢筋和核芯混凝土外壁钢板构成。中、上塔柱交界位置设置榫卯形钢-混结合段,荷载通过核芯混凝土和钢塔外壁板传递至混凝土塔柱。中、下塔柱采用钢筋混凝土结构,正八边形截面。中、下塔柱交界位置设置2道横梁和2道纵梁,横梁和纵梁均为预应力混凝土结构,横梁主要承受横向力、支反力以及碳纤维增强复合材料(CFRP)锚固齿块的作用,纵梁承受纵向力作用。对桥塔进行静、动力及稳定性分析,结果表明其设计指标均满足要求,结构安全可靠。

关键词：斜拉桥空间钻石型桥塔钢-混组合结构索塔锚固结构核芯混凝土结构设计受力分析

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强化有限元剪力连接件的拔出数值模拟

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哈尔滨工业大学学报 2014年第12期46卷 78-83页

作者：林建平汪劲丰徐荣桥凌道盛浙江大学土木工程系杭州310058

剪力连接件的拔出过程伴随着混凝土的拉裂与扩展,为了准确模拟拔出过程中的非连续变形及剪力连接件抗拔承载力,本文采用基于强化有限元的无厚度CZM单元,以粘聚区域模型描述剪力连接件拔出过程裂纹的开裂与扩展.然后建立了剪力连接件拔... 详细信息

剪力连接件的拔出过程伴随着混凝土的拉裂与扩展,为了准确模拟拔出过程中的非连续变形及剪力连接件抗拔承载力,本文采用基于强化有限元的无厚度CZM单元,以粘聚区域模型描述剪力连接件拔出过程裂纹的开裂与扩展.然后建立了剪力连接件拔出数值分析模型,对拔出过程连续-非连续变形进行模拟,得到了拔出过程的荷载位移曲线,剪力连接件的抗拔承载力以及拔出过程裂纹扩展形态.本文方法可以实现拔出过程混凝土裂纹起裂扩展的非连续变形的数值模拟.

关键词：钢-混组合结构剪力连接件抗拔承载力粘聚区域模型非连续变形强化有限元

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马鞍山长江公铁大桥主航道桥桥塔设计

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桥梁建设 2024年第3期54卷 1-7页

作者：陈志涛黄细军刘汉顺杨学齐中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的... 详细信息

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的考虑,最终确定采用中塔塔顶高程高于边塔,边塔、中塔均为钢-混组合结构的方案。边塔塔高308 m和306 m,采用平面A形塔;中塔塔高345 m,采用空间A形塔。桥塔分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱为钢结构,采用钢锚箱式索塔锚固结构。中、上塔柱交界处设钢-混结合段,结合段外壁板布置PBL剪力键和剪力钉,结合段内设有一圈锚杆,钢塔柱竖向压应力通过结合段的承压板和剪力连接件传递至混凝土塔柱,拉应力通过锚杆传递至混凝土塔柱。中、下塔柱为混凝土结构,五边形截面。中、下塔柱交界位置设置横梁,边塔布置1道下横梁,中塔布置2道下横梁,中塔2道下横梁之间通过3道系梁连接。横梁均为预应力混凝土结构,系梁为钢筋混凝土结构。经计算,桥塔受力满足设计要求,桥塔各构件受力明确、安全合理。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥桥塔钢-混组合结构空间A形塔方案比选结构设计

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正交异性组合桥面板界面滑移效应研究

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桥梁建设 2017年第1期47卷 47-52页

作者：张清华舒刚卜一之西南交通大学土木工程学院四川成都610031

钢-混组合桥面板常规计算中忽略了钢桥面板与混凝土桥面板界面间的相对滑移,无法反映由相对滑移导致的组合效应降低以及层间的荷载重分配。为研究界面滑移模拟方法、界面滑移对钢-混组合结构的组合效应以及受力性能的影响,基于钢桥面板... 详细信息

钢-混组合桥面板常规计算中忽略了钢桥面板与混凝土桥面板界面间的相对滑移,无法反映由相对滑移导致的组合效应降低以及层间的荷载重分配。为研究界面滑移模拟方法、界面滑移对钢-混组合结构的组合效应以及受力性能的影响,基于钢桥面板与混凝土桥面板的受力特性和变形协调条件,推导界面相对滑移微分方程,给出考虑滑移条件下的挠度计算公式;并依托海口东海岸如意岛跨海大桥项目,选取包含1个纵肋的单梁,通过有限元分析和足尺模型试验对跨中挠度、钢-混界面和栓钉滑移等进行分析。结果表明:随着荷载增大,界面滑移不断增大,且增加的速度越来越快,对组合效应的削弱和对受力性能的影响也更为明显;为得出准确的受力和变形结果,应考虑界面滑移效应;文中提出的界面滑移模拟方法能揭示界面滑移对组合效应和受力性能的影响规律。

关键词：正交异性钢桥面板钢-混组合结构界面滑移足尺模型试验剪力键有限元法微分方程

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襄阳市东西轴线二跨汉江大桥钢-混组合桥面铺装受力分析

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桥梁建设 2019年第5期49卷 51-56页

作者：刘燕飞佘良勇中国市政工程西北设计研究院有限公司

襄阳市东西轴线二跨汉江大桥主桥为(3×60+320) m的独塔混合梁斜拉桥,边跨主梁采用混凝土梁,主跨主梁采用钢箱梁,桥面采用14 mm厚正交异性钢桥面板+80 mm厚C40聚丙烯纤维混凝土+70 mm厚SMA改性沥青混凝土的铺装方案。为分析该钢-混... 详细信息

襄阳市东西轴线二跨汉江大桥主桥为(3×60+320) m的独塔混合梁斜拉桥,边跨主梁采用混凝土梁,主跨主梁采用钢箱梁,桥面采用14 mm厚正交异性钢桥面板+80 mm厚C40聚丙烯纤维混凝土+70 mm厚SMA改性沥青混凝土的铺装方案。为分析该钢-混组合桥面铺装方案的结构受力是否合理,采用MIDAS Civil 2010软件建立全桥整体模型及横隔梁、U肋局部分析模型,对钢梁、混凝土桥面板的应力及混凝土桥面板的裂缝宽度进行计算分析。结果表明:钢梁及混凝土桥面板的各项应力均在规范容许的范围内;钢梁的Von Mises等效应力小于钢材的屈服强度;混凝土桥面板的表面最大裂缝宽度为0.097 mm,小于规范控制的目标值0.15 mm。

关键词：斜拉桥钢-混组合结构钢箱梁正交异性桥面板桥面铺装有限元法受力分析

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