新型钢-混凝土组合桁架铁路桥梁的力学特征研究

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钢—混凝土组合简支梁桥动力特性分析与探讨

钢—混凝土组合简支梁桥动力特性分析与探讨【摘要】钢—混凝土组合梁式钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。

该结构型式较传统结构型式而言有较大的优势。

本文通过钢—混凝土结合梁与普通结构型式梁桥对比分析，对钢—混凝土组合简支梁动力特性方面进行相关的探讨。

【关键词】钢—混凝土组合梁；动力特性1. 钢——混凝土组合梁简介1.1 钢——混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式，其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列，已经扩展成为第五大结构，它是通过连接件把钢筋和混凝土板连接成整体而共同工作的受弯构件。

在荷载作用下，混凝土板受压而钢梁受拉，充分发挥钢材和混凝土的材料特性。

该组合梁和钢筋混凝土梁相比，可以减轻结构自重，减小地震作用，减小截面尺寸，增加有效使用空间等优点。

和钢梁相比，可以减小用钢量，增大稳定性和整体性，增强结构耐久性等优点。

结合上述优点，近年来，钢——混凝土组合梁在我国城市立交桥梁及建筑结构中得到了越来越广泛的发展，并且正朝着大跨方向发展。

1.2 组合结构的应用和研究至今已有近百年的历史。

目前分析方法可以分为解析法、半解析法和有限元法。

其中有限元法分为3类：（1）按空间板壳单元进行完全的三维空间分析。

（2）按空间或者平面梁计算。

（3）在普通梁单元基础上考虑滑移，以初等梁节点的6个自由度为基础，增加自由度以考虑组合梁界面滑移，按换算后的组合梁段单元计算。

2. 工程概况简介本论文依托于某市地铁1号线1期项目，该项目由于地域的特殊性，在某段需要跨铁路线（由于铁路线附近经常有火车行驶，固该段的震动情况较其他正常城市区间更大），固该区间设计为30米跨钢——混凝土组合简支梁结构，其结构断面如图1所示。

该市地铁其余区间30米跨则采用预应力钢筋混凝土梁结构，其结构断面如图2所示。

3. 计算模型的建立利用桥梁专用有限元计算软件MIDAS/CIVIL，并结合相关设计资料，分别对典型30米钢——混凝土组合简支梁和典型30米预应力钢筋混凝土简支梁进行建模分析。

基于有限元分析钢桁架混凝土组合梁桥的力学性能

安徽建筑中图分类号：U448.21+1文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）3-0162-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.059为了使传统钢桁架桥在结构体系上更趋合理、经济性能更具竞争力，钢-混凝土组合桁梁桥应运而生。

其主要通过剪力连接件将混凝土桥面板和钢桁架上弦杆组合在一起共同受力，目前国内外普遍采用有限元分析对钢桁架-混凝土组合结构的力学性能进行研究。

在模拟方法及模型建立方面，王军文等[1]采用了空间杆系梁单元来模拟钢桁架梁，矩形板壳单元模拟公路桥面板；朱海松[2]运用有限元程序SAP-5进行分析，对主桁架分别采用空间刚接梁单元和空间铰接杆单元两种形式进行建模，对混凝土桥面板则亦采用板壳单元建立；周惟德和陈辉求[3]将组合桁架划分为四个单元，混凝土面板采用板单元，钢桁架的上下弦杆采用钢架单元，腹杆则采用杆单元。

不同学者根据所建得的不同模型得出了有关钢桁架-混凝土组合结构的各种研究成果，为后人提供了坚实的基础和有益的参考。

本文基于有限元软件ABAQUS6.10，依托天津滨海新区西外环海河特大桥主桥（95+140+95）m ，建立有限元模型，比较分析钢桁架-混凝土组合梁桥和纯钢桁架梁桥的力学性能。

1研究对象依托工程为上承式钢桁架-混凝土组合梁桥。

立面简图见图1，节点间距及腹杆高度见表1。

图1组合桁架立面简图2计算模拟方法及模型的建立为了保证模型的收敛性，将桁架杆件均划分为梁单元，将桥面板离散为板壳单元。

混凝土桥面板被看成是各向同性的均质材料，且不考虑钢筋的作用，桥面板既可承受压力亦可承受拉力，且不会开裂而导致刚度降低。

所有构件均在弹性范围内工作，其应力-应变关系符合胡可定律，所有由于加工制造和安装原因导致的缺陷、偏心和残余应力影响均不考虑。

分别计算纯钢桁架结构和钢桁架混凝土组合结构在结构自重+活载（汽车荷载）下的位移和应力。

对结构自重（包括结构附加重力），可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定，桥梁结构的整体计算采用车道荷载，车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。

钢-混凝土组合桁架节点受力性能试验研究和有限元分析的开题报告

钢-混凝土组合桁架节点受力性能试验研究和有限元分析的开题报告一、研究背景和意义：钢-混凝土组合结构是近年来兴起的一种新型结构体系，具有承载力强、刚度大、耐久性好等优点，被广泛应用于建筑工程领域。

其中，钢-混凝土组合桁架是一种常见的组合结构体系。

它由混凝土构件（一般为混凝土支座或垫层）与钢构件（一般为钢桁架）组合而成。

其结构形式较为灵活，可以根据建筑设计的需要进行设计和加工，并且该结构可以充分利用两种材料的优势，使结构体系的承载能力得到提高。

然而，由于钢-混凝土组合结构具有结构形式复杂、连接节点受力分布不均匀、受力性能难以直接测量等特点，使其在实际工程中应用时存在一定的风险。

因此，对钢-混凝土组合桁架节点的受力性能进行深入研究，对保证钢-混凝土组合结构的安全性、可靠性和耐久性具有重要意义。

二、研究内容：本文将重点研究钢-混凝土组合桁架节点的受力性能。

具体包括以下内容：1、钢-混凝土组合桁架节点的结构形式和受力特点，包括节点的构造类型、受力模式及其特点等方面的分析；2、针对不同节点受力模式，进行试验研究，获取节点的受力性能数据，这些数据包括节点的应力-应变特性、承载能力、滞回性质等；3、采用有限元分析法对钢-混凝土组合桁架节点的受力性能进行模拟分析，验证试验结果的可靠性。

三、研究方法和步骤：1、文献查阅：从国内外期刊、会议论文和专利数据库中查阅相关的钢-混凝土组合结构的研究成果和应用案例；2、试验研究：通过设计并加工出不同类型的钢-混凝土组合桁架节点试件，进行受力试验，并对试验数据进行分析和处理；3、有限元分析：采用现有的有限元软件对钢-混凝土组合桁架节点进行数值模拟，并与试验结果进行比对和验证。

四、预期研究结果：1、深刻理解钢-混凝土组合桁架节点在不同的受力情况下的受力规律和特点；2、获得节点在承载能力、滞回性质、衔接刚度等方面的性能参数；3、对试验结果进行可靠性验证，提高钢-混凝土组合桁架结构的设计和应用水平。

钢—混凝土组合箱梁桥受力性能分析

钢—混凝土组合箱梁桥受力性能分析系统而全面的分析钢-混凝土组合梁桥受力性能，首先介绍了钢-混凝土组合梁桥的得天独厚的优点，自重轻、噪音低、抗震性能好等，然后对其受力开裂的原因进行了分析，针对此开裂情况，给出了各种解决途径和措施，如通过张拉钢丝束在混凝土桥面板内施加预应力等，针对钢-混凝土组合梁桥具有一定的指导意义。

标签：钢-混凝土；组合梁桥；受力开裂1引言现今，我国各地区加强道路和桥梁的建设，其中桥梁的建设受到各方面的关注，不仅是其建设成本较大，而且是其结构的合理性，桥梁的寿命和桥梁的承载力等等影响着众多决策者对现行的桥梁的判断标准。

其中，桥梁的改造，很多杜聪桥梁的材料商考虑，例如采用高性能、高强的材料作为建设桥梁的主要材料同钢桥相比较，现行的钢和混凝土组合梁桥具有较多的不可替代的优势，例如冲击效应和疲劳效应较少，钢材耐腐蚀性能提升，钢-混凝土组合梁桥产生的噪音也较少，方便检修工人的作业，钢-混凝土组合梁桥的养护工作量相对较少；当其与钢筋混凝土桥相比，钢-混凝土组合梁桥有相当显著特点，自重轻是钢-混凝土组合梁桥得天独厚的一个特征，特别是在四川等地，地震发生频率较高，钢-混凝土组合梁桥也具有良好的抗震性能，在抢修桥梁中，钢-混凝土组合梁桥施工周期短，工业化程度高、环境效果佳等优点。

本文将针对钢-混凝土组合梁桥受力性能进行系统而全面的分析。

2钢-混凝土组合梁桥性能分析我国钢材材质在近时期得到不断的优化和提升，钢的加工技术也逐渐成熟，在现今的桥梁建设工程中，组合梁桥也越来越具有更强的竞争力；在大跨度斜拉桥上，钢-混凝土组合桥面也具有很高的综合性能。

对于多跨度梁桥，钢-混凝土组合梁桥具有良好的性能，在抗震性能、抗疲劳效应上均具有良好的使用性能。

但是，连续钢-混凝土组合梁桥内支座在承受负弯矩时，会产生混凝土钢梁结构的变形，例如受拉压力的影响，钢-混凝土结构强度一直是研究中的问题，钢-混凝土抗拉强度如果选择低了，在受到外界的影响情况下，极易产生开裂等不良影响，钢-混凝土抗拉强度如果选择过高，将影响钢-混凝土抗冲击特性，没有一定的韧性，易恢复特性较低，也会造成不良影响。

铁路新型钢-混凝土组合桁架桥在列车作用下的动力响应分析

ＧＵＯｉｗｅ，ＸＩＷｅ— ｉＡＨｅ，ＬｉｌＩＨｕ —ｅ，ＺＨＡＮＧｉｎＴａ
（ｃｏｌｆｉｌｎｉｅｒｇＢｉｎｉｔｇＵｉｒｉ，ｅｉｇ１０４，ｈｎ）Ｓｈｏｏｖｇｎｅｎ，ｅｉｇＪｏｎｎｖｓｙＢｉｎ００４ＣｉａＣｉＥｉｊａｏｅｔｊ
ａａｙｉｆｔａｎ— ｒｄｅｃｕｌｄｓｓｅｗａｅｏｍｅｎｌｓｓｏｒｉｂｉｇｏｐｅｙｔｍｓｐｒｒｄ．Ｔｙｍｉｅｐｎｅｆｔｅｂｉｇｎｅｈｎｉｇｌａｓｏｆｈｅｄｎａｃｒｓｏｓｓｏｈｒｄｅｕｄｒｔｅｒｎｎｏｄｆｕｈｅｖｕｒｉｈａｓ，ｃｍｍｏｎｉｈｓｅｄｐｓｅｇｒｃｒａｙｈａｌｆｅｇｔｅｒｏｎａｄｈｇｐｅａｓｎｅａｓ，ｗｅｅｃｌｕａｅｅｐｃｉｅｙａｈｕｎｉｇａｌｔｆｔｅｒａｃｌｔｄｒｓｅｔｖｌｎｄｔｅｒｎｎｂｉｙｏｈｉｔａｎｏｈｒｄｅｗａｖｌａｅｒｉｎｔｅｂｉｇｓｅａｕｔｄ．ＮｕｍｅｃｌｒｓｌｓｓｏｔａｈｒｄｅｓｈｍｅｃｎｓｔｓｙｔｅｒｎｉｇｓｆｔｎｏｏｔｉｒａｅｕｔｈｗｈｔｔｅｂｉｇｃｅａａｉｆｈｎｎａｅｙａｄｃｍｆｒｕｏｈｈｅｙｅｆｔａｎｔｄｉｅｅｔｓｅｓｏｈｅｂｉｇｎａｅｗｉｅｙａｏｅｎｒｉｗａｒｎｐｒａｉｎｉｉａｆｔｅｔｒｅｔｐｓｏｒｉｓａｆｒｎｐｅｄｎｔｒｄｅａｄｃｎｂｄｌｄｐｔｄｉａｌｙｔａｓｏｔｎＣｈｎ．ｆｔｏＫｅｒｓ：ｓｅｌｃｎｒｔｏｙｗｏｄｔｅ —ｏｃｅｅｃｍｐｏｉｅｔｓｅｒｄｇｓｔｒｓｄｂｉｅ；ｔａｎ；ｃｕｌｄｖｂａｉｎ；ｄｎａｃｒｓｏｓｕｒｉｏｐｅｉｒｔｏｙｍｉｅｐｎｅ

钢-混凝土组合桁架梁性能分析

Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃｌａＣｏｌｌｅｇｅ，３１８０００，Ｔａｉｚｈｏｕ，Ｚｈ￣ｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；３．ＧｕｏｑｉａｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，
ｒｅｄｕｃｅｄ２２．６％．ＩｔｓｈｏｗｓｔｈｅＳＣＣＴＧｈａｓｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｎｆｏｒｃｅｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｃｏｓｔ．
中图分类号：ＴＵ３１８文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — ４７２６（２０１３）０３ — ０２１６ — ０３
ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＡＮＡＬＹＳＩＳｏＦＳＴＥＥＬ— ＣＯＮＣＲＥＴＥＣＯＭＰＯＳＩＴＥＴＲＵＳＳＧＩＲＤＥＲ
・
２１６・
建
筑
技
术
第４４卷第３期２０１３年３月
Ｖｏ１．４４Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０１３
ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏ￣
钢一混凝土组合桁架梁性能分析
汪洋Ｌ２．李天，董荣贵
３１８０００，Ｔａｉｚｈｏｕ，Ｚｈ￣ｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ，Ｓｔｅｅｌ —ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｈａｓｂｅｅｎｃ０ｍｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｌｏａｄｓ，ｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｏｆｓｉｍｐｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｓ．ｓｔｅｅ１ｔｒｕｓｓｂｅａｍａｎｄＳＣＣＴＧｈａｖｅｂｅｅｎａｎａｌｙｓｉｓｂｙｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｄａｔａａｎｌｙａｓｉｓｒｅｖｅａｌｅｄｍｉｄ — ｓｐａｎｄｅｌｆｅｃｔｉｏｎｏｆＳＣＣＴＧｉＳｓｍａｌｌｅｓｔ，ａｎｄｔｈｅｔｏｔａｌｓｔｅｅｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃａｎｂｅ

钢桁架-混凝土桥面系组合连续梁桥受力特性分析

钢桁架-混凝土桥面系组合连续梁桥受力特性分析
朱素斌
【期刊名称】《珠江水运》
【年(卷),期】2024()10
【摘要】针对钢桁架—混凝土桥面系组合连续梁,采用有限元软件分析研究了钢桁架采用不同顶推施工方案下的受力特性,并研究对比了混凝土桥面施工中是否采用
压重措施对受力特性的影响。

研究结果表明:钢桁架直接顶推、中跨辅助墩及设导
梁3种顶推施工方案的控制工况均为最大悬臂工况,综合考虑推荐钢导梁顶推方案。

在混凝土桥面施工中压重和不压重两方案下,钢桁架在运营阶段的受力性能均满足
运营要求。

施工阶段组合纵梁U形钢和混凝土受力均不显著,在运营阶段两种方案
下U形钢受力满足规范要求,但混凝土拉应力均偏大。

压重措施下桥面板拉应力可
能满足运营阶段受力需求,而不压重方案在墩顶附近局部拉应力较大。

【总页数】3页(P152-154)
【作者】朱素斌
【作者单位】中铁大桥勘测设计院集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U44
【相关文献】
1.钢-混凝土组合梁桥桥面板活载受力分析
2.某钢-混凝土组合连续梁桥负弯矩区受力特性分析
3.连续钢桁结合梁桥桥面系受力状态及与桥面系刚度的关系
4.简支钢
混组合梁桥新型桥面连续结构受力仿真分析5.钢—混凝土组合连续梁—V腿连续刚构桥受力性能的影响因素分析
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钢-混凝土组合桥梁的受力性能分析

安徽建筑中图分类号：TU398+.9文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）11-0163-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.11.0590引言近年来，钢-混组合梁在目前桥梁建设中的应用逐渐增加，其结构形式主要是通过抗剪构建将混凝土桥面板和下部的钢主梁连接起来，使混凝土和钢共同受力的结构形式[1]。

这种组合结构梁的形式，充分发挥了各种材料自身的优良性能，在结构抗拉和抗压方面具有更优良的性能。

在《钢-混组合桥梁设计规范》（GB 50917-2013）[2]应用之后，对于钢混组合梁桥结构形式的研究逐渐变多，不少学者对钢-混组合梁桥的受力性能以及施工形式进行了研究。

陈朝慰[3]针对钢-混组合桥梁结构的新型连接构件进行了受力分析，采用有限元分析了新型连接构建在施工和运营阶段的受力和变形情况；王建超等[4]开展了钢-混凝土组合梁桥的受力可靠度分析，主要采用最大熵函数构造的凝聚函数对抗弯、纵向抗剪和竖向抗剪承载力进行了可靠度分析；常英飞[5]对钢-混组合梁桥的新技术进行了阐述和总结，并提出未来组合桥梁发展的新思路；陈宝春等[6]对我国钢-混凝土组合梁桥的研究进展和工程应用进行了系统归纳总结，介绍了传统的组合梁桥以及近年提出的新型组合梁桥结构形式，并对其工程应用进行了总结；王岭军[7]采用有限元分析法，首先建立钢-混组合梁斜拉桥模型，再次分析了不同施工阶段下桥梁结构的受力特性，获得桥梁整体失稳状态，最后根据分析得出相应的结论；李德等[8]对新型钢-混组合桁架梁铁路桥的力学特征进行了研究分析，研究结果表明，桥梁的自振特性分析结果满足规范要求；王元清等[9]采用ANSYS 有限元分析了曲线钢-混组合梁桥的跨度与整体刚度及跨高比之间的关系；蒋丽忠等[10]针对钢-混组合梁桥的动力响应和安全指标进行了试验研究，研究结果显示各项指标均满足规范要求。

由上述可知，对于钢-混组合梁结构的研究已经较为成熟，本文在上述研究的基础上，以主河槽桥为依托，开展了平原区钢-混凝土组合梁桥的受力性能分析，主要研究静载和汽车荷载作用下组合梁的位移和变形情况，为平原区钢-混组合梁桥的设计提供参考。

钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析

钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能研究分析一、引言钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥是一种常见的桥梁结构形式，由钢梁和砼桥面板组合而成。

该结构形式具有较好的结构性能，广泛应用于公路、铁路等交通运输领域。

本文旨在通过对钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥力学性能的研究分析，深入了解该结构的力学特性，为设计和施工提供科学依据。

二、组合梁桥的力学特性钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥具有如下的力学特性：1. 抗弯性能优越：钢梁作为主要承载结构，具有较高的强度和刚度，能够有效承担桥梁的荷载，并提供较大的抗弯强度。

而砼桥面板则能够增加梁的刚性，提高抗弯性能。

2. 轻量化结构：由于钢材密度较小，采用钢梁作为主梁能够降低桥梁自重，减小对基础的要求。

同时，砼桥面板可以考虑采用空心板等轻质材料，进一步降低桥梁的自重，提高桥梁的承载能力。

3. 界面传力良好：钢梁与砼桥面板通过可靠的连接方式相连接。

界面传力良好，能够有效传递荷载，保证桥梁整体性能。

4. 抗震性能优良：钢梁具有良好的抗震性能，能够在地震等极端加载条件下保持较好的稳定性。

而砼桥面板能够增加钢梁的抗震性能，提高桥梁的整体稳定性。

三、组合梁桥力学性能的研究方法针对钢(梁)—砼(桥面板)组合梁桥的力学性能进行研究时，可以采用如下方法：1. 数值模拟方法：通过建立组合梁桥的三维有限元模型，采用数值模拟方法分析其受力情况。

可以通过改变不同参数来模拟不同工况下的受力效应，进而评估桥梁的承载能力和变形情况。

2. 实验测试方法：通过在实验室或野外进行模型或原型试验，通过加载仪器对组合梁桥进行加荷，记录并分析其受力状况，并通过测量得到的数据进行参数分析与计算，对不同工况下的力学性能进行评估。

3. 统计分析方法：通过采集不同组合梁桥实际使用的运行数据，通过统计、分析和比较，评估不同组合梁桥在实际工程中的应用效果，总结其优缺点，并进行改进和优化。

钢桁腹-混凝土组合梁桥的力学性能研究

对于钢桁腹－混凝土组合桥梁的整体受力性能:Ｊｕｎｇ通过试验和有限元分析的方法ꎬ对比分析了在集中荷载作用下ꎬ两种连接形式的波形钢腹板混凝土组合梁和三种节点形式的钢桁腹－混凝土组合桁架梁的极限状态( 抗弯、抗剪性能)和正常使用状态(开裂荷载、预应力的有效性) 的力学性能ꎮ 研究结果表明ꎬ波形钢腹板梁由于存在完整的连续腹板形式ꎬ在整体刚度和剪切承载力方面与钢桁腹－混凝土组合梁存在较大差异ꎻ对比了有无剪力钉的节点形式ꎬ预应力束在有剪力钉的节点形式中能够较好地发挥作用ꎬ但是采用了剪力钉会增大节点位置局部弯矩ꎮ Ｊｕｎｇ对三种不同节点形式钢桁腹－混凝土组合桁架梁进行了竖向疲劳荷载试验和
综上所述ꎬ钢桁腹－混凝土组合梁桥具有受力整体性好、施工便捷、外观优美等特点ꎬ在中等和大跨径的桥梁中优势突出ꎮ 虽然钢桁腹－混凝土组合梁桥在我国以及国际上还处于初期发展阶段ꎬ但其技术经济优势正渐渐得到普遍认可和重视ꎬ桥梁结构的轻型化和工业化是国际工程界追求的新理念ꎬ钢桁腹－混凝土组合梁桥正是在这一理念下催生的新结构ꎬ是一种有竞争力的中等跨径新桥型ꎮ
ＤＯＩ:１０�� ３９６９ / ｊ�� ｉｓｓｎ�� １６７２－４０１１�� ２０１８�� １０�� ０８８
１研究意义
钢混组合结构是钢材和混凝土组成的结构或构件ꎬ在荷载作用下发挥各自材料的力学特性ꎬ共同承受荷载ꎮ 钢桁腹－混凝土组合梁桥作为一种新颖的钢混组合结构ꎬ采用钢腹杆连接上下两侧的混凝土板ꎬ钢腹杆节点与混凝土板的翼缘固结ꎬ整体结构由混凝土顶板、钢腹杆、体外索和体内索以及混凝土地板组成ꎬ具体结构如图１所示ꎮ
目前ꎬ公路桥梁中常见的钢－混凝土组合梁桥主要有: 工字钢板梁－混凝土组合梁、钢箱－混凝土组合梁、钢桁架－混凝土组合梁、波形钢腹板组合梁等形式ꎮ 与这些组合梁桥相比ꎬ钢桁腹－混凝土组合梁特点和优势如下ꎮ

简支钢—混组合梁桥连续桥面力学特性的研究

简支钢—混组合梁桥连续桥面力学特性的研究简支钢-混组合梁桥连续桥面力学特性的研究引言在现代交通建设中，桥梁作为连接城市的重要交通枢纽，承载着重大的交通负荷。

为了保证桥梁的安全可靠运行，对桥梁结构的力学性能进行研究是至关重要的。

本文将对简支钢-混组合梁桥的连续桥面力学特性进行研究，并探讨其在桥梁工程中的应用。

一、简支钢-混组合梁的特点简支钢-混组合梁是一种结构新颖的桥梁形式，其由钢-桥面板和混凝土梁体组成。

相较于传统的钢桥和混凝土桥，简支钢-混组合梁具有以下特点：1. 梁体与桥面板的刚度协调性好，有利于分担荷载，提高桥梁的整体刚度。

2. 梁体采用混凝土材料，可以发挥混凝土的高强度、耐久性和延性等优点。

3. 桥面板采用钢材料，可以提高桥面板的抗弯刚度和承载能力。

4. 由于采用了两种材料的优点，简支钢-混组合梁在承载能力、安全性和经济性方面都具有较大优势。

二、简支钢-混组合梁连续桥面的力学特性1. 钢-桥面板的作用钢-桥面板可以实现桥面板的横向稳定和承载功能。

2. 混凝土梁体的作用混凝土梁体能够承担横向的桥梁荷载，并通过与桥面板的粘结传递荷载，提高桥梁的整体刚度。

3. 荷载传递机理荷载通过梁体和桥面板的联系，从桥面板传递到梁体，再通过梁体传递到桥墩。

合理的荷载传递机理是保证桥梁稳定运行的关键。

三、简支钢-混组合梁在桥梁工程中的应用1. 技术应用简支钢-混组合梁可以应用于不同类型的桥梁，如公路桥、铁路桥等，具有广泛的适用性。

2. 施工优势采用简支钢-混组合梁可以减少施工时间，降低施工难度，并提高工程质量。

3. 经济性简支钢-混组合梁在施工过程中节省了大量的人力和物力资源，具有较高的经济效益。

4. 工程实例国内外许多桥梁工程都采用了简支钢-混组合梁结构，如中国的长清黄河大桥、美国的金门大桥等。

结论简支钢-混组合梁桥的连续桥面力学特性的研究在桥梁工程中具有重要意义。

研究表明，简支钢-混组合梁桥具有良好的刚度和强度特性，能够承受较大的荷载。

钢-混凝土组合桁架梁研究综述

ａｐｐｌｃｔｏｉａｉｎｏｆＳＣＣＴＧｒｕｍａｉｅｎｔｓｐｐｅａｅｓｍｒｚｄｉｈｉａｒ，ｅｐｅｉｌｙｉｓｉｒｕｃｄｔｃｉｖｅｅｓｉａｃａｉｎｍｏｄｌｓｃａｌｔｉｎｔｏｄｅｈｅａｈｅｍｎｔｎｃｌｕｌｔｏｅ，ｆｎｉｅｅｅｅｅｈｉｔｌｍｎｔｍｔｏｄ，ｓｕｔｅｅｉｅｔｎｄｅｆｔｖｉｈｏｆｃｎｃｅｅｐｕｈｏｘｐｒｍｎｓａｆｅｃｉｅｗｄｔｏｒｔ．
摘要：一凝土组合桁架梁（ＣＴＧ是在普通组合梁的基础上发展起来的一种新型构件，过剪力连接件将混铜混ＳＣ）通
凝土板和钢桁架形成整体共同＿作。钢一凝土组合桁架梁与普通组合梁相比具有经济性好、弯刚度大、载力Ｔ－混抗承大等优点。在总结ｓｃＧ在国内外应用和研究的基础上，点介绍了关于ｓＣＧ在计算模型、限元分析、力连ｃＴ重ｃＴ有剪接件推出试验和翼缘有效宽度等方面取得的成果。为ＳＣＣＴＧ在我国的进一步研究、计及应用提供参考。设关键词：一混凝土组合桁架梁；限元分析；剪力连接件；有效宽度钢有
ｃｍｍｏｏｍｐｉｅｂｅｍ．Ｉｓｕｕａｌｏｐｏｅｏｃｏｎｃｏｓｔａｔｉｓｌｙｃｍｓｄｆｏｎｃｅｅｓａｓｅｌｒｓａｓｅｒｃｎｎｅｔ．Ｃｏｐａｅｉｈｒｔｌｂ，ｔｅｔｕｓｎｄｈａｏｃｏｒｍｒｄｗｔ

钢混组合桥梁力学性能及钢混结合段计算分析

钢混组合桥梁力学性能及钢混结合段计算分析摘要：通过实桥全桥有限元计算分析，成桥阶段，主梁上缘的最大压应力和拉应力分布规律，为指导施工现场提供依据，研究结果表明，成桥阶段钢箱梁和钢混结合段都有较大强度的富余量。

1.1全桥有限元静力模型的建立1.1.1材料特征选取具体材料特征参数见表1-1。

表1-1 材料特征参数表材料名称容重（kN/m3）泊松比弹性模量(MPa)对应材料构件混凝土C60250.2 3.6×104混凝土箱梁钢板Q345D 78.50.3 2.06×105钢箱梁钢绞线ФS15.278.50.3 1.95×105纵向预应力筋1.1.2全桥模型采用Midas Civil建立韩庄运河特大桥有限元全桥模型，见图1，全桥共151个节点，132个单元。

下部结构桥墩离散成26个节点，20个单元，桥墩采用空心薄壁墩，每2米构成一个单元。

上部结构分为混凝土箱梁段和钢箱梁段，混凝土箱梁段离散成76个节点，80个单元，钢箱梁离散成17个节点，18个单元。

全桥有限元仿真模型如图1所示。

图1 Madis Civil全桥有限元模型1.2全桥关键施工阶段的受力分析本节主要针对钢混连续梁桥在钢混结合段关键施工阶段下的桥梁受力分析。

根据上文所定义的施工阶段，分别在浇筑阶段、张拉阶段、钢箱梁吊装阶段和成桥阶段下，得到钢混结合段端面在全桥有限元模型中的弯矩，轴力和剪力大小，验算钢混结合段的应力和变形，最后在关键施工阶段下分析钢混结合段处的最大内力。

1.2.1钢混结合段浇筑阶段受力分析该阶段为钢混结合段浇筑施工阶段。

钢混结合段浇筑阶段主梁最大轴力为-254828kN，最大剪力为25483.3kN，最大弯矩为406595kN·m。

钢混结合段中的混凝土连接过渡段还未张拉，此时轴力可忽略不计，轴力为-37.1kN，剪力为-1728.4kN，产生了负弯矩为2282.6kN·m，受到结合段浇筑的影响，混凝土连接段和主梁的正弯矩较大。

新型预制钢-混凝土组合梁受力性能分析

收稿日期:20221018作者简介:王二成(1981),男,河北邯郸人,教授,博士㊂第35卷第5期2023年 10月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )V o l .35,N o .5O c t .2023文章编号:2095-5456(2023)05-0431-11新型预制钢混凝土组合梁受力性能分析王二成1,2,柴颖珂1,张子奇1,李格格2,肖俊伟2(1.河北工程大学土木工程学院,河北邯郸 056038;2.河北省装配式结构技术创新中心,河北邯郸 056038)摘要:为降低预制钢混凝土组合梁在安装施工过程中的经济成本,推动装配式建筑的发展,提出一种新型预制钢混凝土组合梁㊂基于有限元软件A B A Q U S 建立了预制钢混凝土组合梁试件非线性模型,研究其在单调载荷作用下不同参数对试件的破坏过程㊁承载性能和变形性能的影响规律㊂结果表明:新型预制组合梁的承载性能和变形性能均优于传统截面形式的预制组合梁;各个试件的破坏过程基本相似,均表现为典型的受弯破坏;悬臂段钢梁外伸长度和钢接头埋置长度的增加可以明显提升试件的变形性能,但对其承载性能的影响较小;增加梁内纵向钢筋配筋率明显提高了试件的承载力,但使得延性降低,在设计时新型预制钢混凝土组合梁内纵向配筋率不宜超过1.5%㊂关键词:预制钢混凝土组合梁;钢接头;承载性能;变形性能;有限元分析中图分类号:T U 398 文献标志码:AA n a l y s i s o f M e c h a n i c a l P r o pe r t i e s of N e w P r e c a s t S t e e l -C o n c r e t eC o m po s i t eB e a m WA N GE r c h e n g 1,2,C HA IY i n g k e 1,Z HA N GZ i q i 1,L IG e ge 2,X I A OJ u n w e i 2(1.S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n g ,H e b e iU n i v e r s i t y o fE n g i n e e r i n g,H a n d a n056038,C h i n a ;2.I n n o v a t i o n C e n t e r o fA s s e m b l y S t r u c t u r eT e c h n o l o g y ofH e b e i P r o v i n c e ,H a n d a n056038,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e rt or e d u c et h ee c o n o m i cc o s to f p r e c a s ts t e e l -c o n c r e t ec o m p o s i t eb e a m s d u r i n g i n s t a l l a t i o na n d p r o m o t e t h ed e v e l o p m e n to f p r e f a b r i c a t e db u i l d i n g s ,an e wt y p eo f p r e c a s t s t e e l -c o n c r e t e c o m p o s i t eb e a m sw a s p r o p o s e db a s e do n t h e e x i s t i n g r e s e a r c h r e s u l t s .B a s e do n t h e f i n i t e e l e m e n t s o f t w a r eA B A Q U S ,an o n l i n e a rm o d e l o f p r e c a s t s t e e l -c o n c r e t e c o m p o s i t e b e a ms p e c i m e n sw a s e s t a b l i s h ed t o s t u d y th e i n f l u e n c eo f d i f f e r e n t p a r a m e t e r s o n t h ef a i l u r e p r o c e s s ,b e a r i n g c a p a c i t y a n d d e f o r m a t i o n p e r f o r m a n c e o fs p e c i m e n s u n d e r m o n o t o n i c l o a d i n g .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e l o a d -b e a r i n g a n d d e f o r m a t i o n p r o p e r t i e s o f t h e n e w p r ec a s tc o m p o s i t eb e a m w e r eb e t t e rt h a nt h o s eo ft h et r ad i t i o n a l p re c a s tc o m po s i t e b e a m.T h e f a i l u r e p r o c e s so f e a c hs p e c i m e nw a sb a s i c a l l y s i m i l a r ,a n da l l o f t h e ms h o w e d t y p i c a lb e n d i n g f a i l u r e .T h ei n c r e a s e o ft h e c a n t i l e v e r b e a m e x t e n s i o nl e n gt h a n d t h e e m b e d d e d l e n g t ho f t h es t e e l j o i n t c o u l ds i g n i f i c a n t l y i m pr o v e t h ed e f o r m a t i o n p e r f o r m a n c e o f t h es p e c i m e n ,b u th a dl i t t l ee f f e c to ni t sb e a r i n gp e r f o r m a n c e .I n c r e a s i n g t h er a t i oo f l o n g i t u d i n a lr e i n f o r c e m e n ti nt h e b e a m o b v i o u s l y i m p r o v e dt h e b e a r i n g c a p a c i t y oft h e s p e c i m e n ,b u tr e d u c e dt h ed u c t i l i t y .T h er a t i oo fl o n gi t u d i n a lr e i n f o r c e m e n ti nt h en e w p r e c a s t s t e e l -c o n c r e t e c o m p o s i t eb e a ms h o u l dn o t e x c e e d 1.5%.K e y w o r d s :p r e c a s ts t e e l -c o n c r e t ec o m p o s i t eb e a m ;s t e e l j o i n t ;l o a dc a r r y i n gp e r f o r m a n c e ;d e f o r m a t i o n p e r f o r m a n c e ;f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s 随着国家大力推广装配式建筑技术,建筑工业化成为了我国建筑领域的一个重要发展方向,采用装Copyright ©博看网. All Rights Reserved.234沈阳大学学报(自然科学版)第35卷配式建筑技术不仅可以减少环境污染,而且大大地缩短了施工周期,提高了施工效率[1]㊂近年来,一种新型的预制钢混凝土组合梁逐渐发展起来[2],这种新型的预制钢混凝土组合梁由钢接头和钢筋混凝土梁体组合而成,与传统的预制混凝土梁相比,预制钢混凝土组合梁利用端部的钢接头和悬臂段钢梁通过螺栓连接,充分利用了钢结构连接的便利性,具有施工便捷㊁连接可靠㊁减少现场湿作业量等优点㊂国内外学者针对这种预制钢混凝土组合梁进行了大量的试验研究[36],结果表明带钢接头的预制钢混凝土组合梁具有良好的抗震性能和变形性能;文献[7]和文献[8]对两端简支条件下的新型预制钢筋混凝土梁分别进行了抗弯试验和抗剪试验,结果表明新型预制钢筋混凝土梁的破坏形态与现浇钢筋混凝土梁的破坏形态基本一致,在试验过程中钢接头工作性能良好,钢接头与混凝土梁体之间几乎没有滑移;焦安亮等[9]对6个装配式钢管混凝土柱带钢接头钢筋混凝土梁节点模型开展低周往复加载试验,结果表明这种装配式节点具有较好的延性,平均位移延性系数为3.08;郭小农等[10]对一种预制混凝土梁端预埋槽钢节点进行静力加载试验和有限元分析,并将有限元分析结果和试验结果进行对比,结果表明二者吻合良好,当梁端部箍筋间距加密时能明显提高节点承载力和变形性能㊂目前针对这种带钢接头的预制钢混凝土组合梁的研究已经取得了优异的成果,然而此类预制组合梁在实际应用时还有一定的局限,在安装此类预制组合梁时,需要另外支设一定数量的临时支撑,这就导致了在施工过程中的成本大大增加,在一定程度上也限制了此类装配式预制钢混凝土组合梁在实际应用中的发展㊂本文以已有研究成果[11]的特点和局限性为出发点,提出一种新型预制钢混凝土组合梁㊂通过有限元软件A B A Q U S对固定边界条件下的7个型钢柱新型预制组合梁试件和1个型钢柱传统预制组合梁试件进行两点加载模拟,探讨不同参数(悬臂段钢梁外伸长度㊁梁内纵筋配筋率㊁钢接头埋置长度)的变化对新型预制钢混凝土组合梁的破坏形态㊁抗弯承载能力和变形性能的影响规律,为今后预制钢混凝土组合梁在实际工程中的应用提供参考㊂1试件模型设计在实际应用中,大多数预制组合梁上部均留有凹槽,以便实现后浇混凝土与旧混凝土的完美黏合㊂已有的研究成果显示,此类预制组合梁在破坏时新旧混凝土之间几乎未产生滑移,因此在设计试件时,将后浇混凝土和预制混凝土梁体作为一个整体进行建模分析㊂试件三维构造及钢筋骨架如图1所示㊂(a)试件三维构造(b)钢筋骨架1 型钢柱;2 预制混凝土梁;3 后浇混凝土;4 钢接头;5 钢梁;6 连接钢板;7 高强螺栓;8 受拉钢筋;9 受压钢筋;10 附加筋;11 箍筋;12 螺栓㊂图1型钢柱预制组合梁试件构造F i g.1C o n s t r u c t i o nd i a g r a mo f s t e e l c o l u m n-p r e c a s t c o m p o s i t eb e a ms p e c i m e n1.1模型参数共设计了8个型钢柱预制组合梁试件,预制梁为预制钢混凝土组合梁,总跨度为5100mm㊂型Copyright©博看网. All Rights Reserved.钢柱高1000mm ,型号为HW 350mmˑ350mmˑ12mmˑ19mm ,悬臂段钢梁截面尺寸与钢接头截面尺寸相同,型号为HM 294mmˑ200mmˑ8mmˑ12mm ,钢混凝土组合梁体的截面尺寸为200mmˑ440mm ;梁内纵向受拉钢筋直径为18mm ,纵向受压钢筋和腰筋直径为12mm ,箍筋采用C 8@100/180;钢梁与钢接头之间的连接钢板厚度为10mm ;为增强钢接头与混凝土梁体之间的黏结能力,在钢接头上设置有A 13ˑ60mm 的螺栓,并根据试件钢接头埋置长度确定单排或多排设置㊂各试件主要参数见表1,其中试件P S C B 0为传统型预制组合梁端钢接头无倾斜切割面形式的对比试件,试件P S C B 1~P S C B 7为本文提出的新型预制钢混凝土组合梁试件㊂试件P S C B 0的尺寸如图2所示,新型预制钢混凝土组合梁以试件P S C B 1为例,其余试件与试件P S C B 1的形式相同,试件尺寸如图3所示㊂表1 试件相关参数取值T a b l e1 V a l u e s o f r e l a t e d p a r a m e t e r s o f s pe c i m e n s 试件编号悬臂段钢梁长度/mm梁内纵筋配筋率/%钢接头埋置长度/mmP S C B 02001.17125P S C B 12001.17125P S C B 23501.17125P S C B 35001.17125P S C B 42001.48125P S C B 52001.79125P S C B 62001.17250P S C B 72001.17400图2 试件P S C B 0尺寸(单位:m m )F i g .2 S i z eo f s pe c i m e nP S C B 0(u n i t :m m )图3 试件P S C B 1尺寸(单位:m m )F i g .3 S i z eof s pe c i m e nP S C B 1(u n i t :m m )各试件的梁体均采用C 40等级混凝土,螺栓采用10.9级M 22摩擦型高强螺栓,型钢柱㊁钢接头和连接钢板的钢材型号均为Q 345,梁体内所有钢筋均采用H R B 400级钢筋,有限元模型各材料参数取值见表2㊂表2 钢材㊁钢筋及螺栓的材料参数T a b l e2 M a t e r i a l pa r a m e t e r s o f s t e e l ,r eb a r a n db o l t 材料种类等级弹性模量/G P a屈服强度/M P a极限强度/M P a泊松比型钢Q 3452003454700.3钢筋H R B 4002004005400.3螺栓10.920090010400.3334第5期王二成等:新型预制钢混凝土组合梁受力性能分析Copyright ©博看网. All Rights Reserved.所选用的型钢和钢筋本构模型基于V o n -M i s e s 屈服准则及相关流动法则确定,其应力应变关系采用简化处理的三折线模型㊂在对混凝土进行模拟时采用A B A Q U S 软件中自带的混凝土塑性损伤模型(C D P ),该模型适用于单调加载和循环加载作用下的混凝土结构和构件的非线性分析[12],混凝土的应力应变关系采用‘混凝土结构设计规范“(G B50010 2010)附录中提供的混凝土单轴受拉㊁受压的应力应变曲线,混凝土单轴受拉㊁受压应力应变关系如图4所示㊂规范中给出的混凝土单轴受拉㊁受压损伤演化参数与C D P 模型中塑性损伤因子的含义不同,不能直接用于C D P 模型,因此采用文献[13]推荐的公式计算受压损伤因子和受拉损伤因子,如图5所示㊂(a)混凝土单轴受压应力应变曲线(b)混凝土单轴受拉应力应变曲线图4 C 40混凝土单轴受压㊁受拉应力应变曲线F i g .4 C o m pr e s s i v ea n d t e n s i l es t r e s s -s t r a i n c u r v e s o f C 40c o n c r e te (a)受压损伤因子塑性应变关系曲线(b)受拉损伤因子塑性应变关系曲线图5 C 40混凝土受压㊁受拉损伤因子塑性应变关系曲线F i g .5 R e l a t i o n c u r v eo f c o m p r e s s i v ea n d t e n s i l ed a m a g e f a c t o r -pl a s t i c s t r a i no f C 40c o n c r e t e 1.2 模型建立在A B A Q U S 中,网格单元的类型对于模型求解的精度和收敛性有很大的影响,因此,在模型创建时,钢筋采用二节点线性桁架单元(T 3D 2),除钢筋以外的其余所有部件均采用八节点六面体线性减缩积分单元(C 3D 8R ),使用该单元类型不会引起剪切自锁现象[14]㊂各个试件网格划分的方式以及网格划分完成之后的结果基本相似,以试件P S C B 1为例,网格划分完成后的模型如图6所示㊂(a)整体模型网格划分(b)连接处网格图6 试件P S C B 1网格划分F i g .6 M e s h i n g o f s pe c i m e nP S C B 1434沈阳大学学报(自然科学版) 第35卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.为了使钢接头和钢筋在受力过程与混凝土之间可以协同工作,钢接头和钢筋采用e m b e d d e d方式共同内嵌于混凝土梁中;悬臂段钢梁与钢接头㊁悬臂段钢梁腹板与连接钢板㊁钢接头腹板与连接钢板㊁螺栓与连接钢板及各个孔壁之间采取 s u r f a c e t o s u r f a c e 方式,切向方向接触关系定义为 p e n a l t y ,摩擦系数取0.4,法向接触关系定义为 h a r d,其余参数保持默认状态[15]㊂1.3 边界条件及加载方案在试件型钢柱端设置约束,限制柱底X ㊁Y 和Z 方向的平动自由度和X ㊁Z 方向的转动自由度,限制柱顶X ㊁Y 方向的平动自由度和X ㊁Z 方向的转动自由度㊂在预制组合梁跨中三分点位置处施加集中载荷,加载方式采用位移控制的线性加载,当试件承载力下降至峰值载荷的85%时停止加载㊂2 有限元模型验证为了验证有限元计算的准确性和可行性,对文献[16]中试件D H -2和文献[17]中试件P H S C 1建立非线性有限元模型,并按照文献中的加载方式对其进行加载模拟㊂图7为有限元模拟和试验结果对比,由图7可以看出,有限元模拟计算的曲线和试验得出的曲线整体趋势吻合良好,但是,有限元模拟所得出的曲线相比于试验曲线更加平滑,这是因为在模拟计算时各个因素都趋近于理想化,而在实际试验过程中则会存在一些缺陷和误差㊂另外,由于在模拟时将混凝土和钢接头接触面之间设置了 t i e约束,这也使得模拟时的初始刚度比实际试验中的略大㊂(a )试件D H -2模拟与试验跨中弯矩位移曲线对比(b )试件P H S C 1模拟与试验载荷位移曲线对比图7 文献[16]和文献[17]有限元模拟与原试验结果对比F i g .7 C o m p a r i s o no f f i n i t ee l e m e n t s i m u l a t i o na n do r i gi n a l t e s t r e s u l t s i n r e f e r e n c e [17]a n d [18]有限元模拟结果和文献[16]中试件D H -2㊁文献[17]中试件P H S C 1的试验结果对比情况见表3㊂总体来看,各个特征值的有限元模拟结果与试验结果相差不大,试件D H -2各特征值之间相对误差的最大值为6.71%,试件P H S C 1各特征值之间相对误差最大值为12.55%,2个试件的有限元模拟结果与表3 有限元模拟结果与原试验结果对比T a b l e3 C o m p a r i s o nb e t w e e n f i n i t ee l e m e n t r e s u l t s a n do r i gi n a l t e s t r e s u l t s 结果试件D H -2开裂弯矩k N ㊃m 屈服弯矩k N ㊃m 屈服位移mm 极限弯矩k N ㊃m 极限位移mm模拟34.12150.1413.32168.7063.47试验32.90140.7012.60176.8067.70相对误差/%3.716.715.714.586.25结果试件P H S C 1开裂载荷k N屈服载荷k N屈服位移mm极限载荷k N极限位移mm初始刚度k N ㊃m -1模拟67.53473.8217.10503.96125.1032976试验60.00432.2017.00487.50115.8029500相对误差/%12.559.630.593.388.0311.78534第5期王二成等:新型预制钢混凝土组合梁受力性能分析Copyright ©博看网. All Rights Reserved.试验结果之间的误差均在可接受范围之内㊂综上所述,采用A B A Q U S 软件可以有效模拟此类预制组合梁在单向加载状况下的试验㊂3 有限元模拟结果及分析本章对提出的新型预制钢混凝土组合梁在载荷作用下的模拟计算结果进行分析,研究试件的破坏过程以及相关参数的变化对新型预制钢混凝土组合梁的承载性能和变形性能的影响规律㊂3.1 破坏过程和应力云图通过对有限元模拟计算结果分析可知,8个试件的破坏过程基本相似,均为典型的受弯破坏㊂以试件P S C B 1为例,载荷位移曲线如图8所示,各个试件整个受力过程大致可分为以下几个阶段㊂图8 试件P S C B 1跨中载荷位移曲线F i g .8 M i d -s p a n l o a d -d i s pl a c e m e n t c u r v e o f s pe c i m e nP S C B 11)O -A 未开裂阶段㊂在加载初期,由于跨中截面弯矩很小,试件受拉区应力很小,混凝土受拉区未开裂,钢筋和钢接头未屈服,试件处于弹性工作阶段,载荷位移曲线表现为线性关系㊂2)A -B 裂缝发展阶段㊂当载荷位移曲线到达A 点时,混凝土受拉区边缘纤维的应力值达到混凝土受拉应力极限值,试件跨中受拉区首先出现裂缝,受拉区边缘处的混凝土首先表现为应变较应力增长速度快的塑性特征,在载荷位移曲线中表现为位移增长速度快于载荷增长速度㊂随着载荷继续增加,与钢接头接触的受压区混凝土逐渐产生塑性形变,混凝土梁跨中受拉区裂缝逐渐增多,梁端部螺栓处的混凝土开始产生受拉裂缝;随着混凝土裂缝的逐渐扩展延伸,混凝土所承受的拉力逐渐传递给钢筋和螺栓,钢筋和钢接头的应力突然增大,但是仍然处于弹性阶段,此时的载荷位移曲线仍然近似为直线,但是斜率有所下降㊂3)B -C 屈服阶段㊂当载荷继续增加,载荷位移曲线达到B 点时,梁体下部受拉区大部分混凝土开裂并逐渐退出工作,在钢梁端部下翼缘位置首先达到屈服,塑性应变开始沿着腹板向上扩展,至腹板中线位置附近基本保持稳定,如图9(a )所示㊂与此同时,梁体上部加载点处的受压钢筋进入屈服状态㊂载荷继续增加,跨中梁底受拉钢筋达到屈服,梁体裂缝沿梁高方向向上延伸,受压区混凝土边缘纤维的应力迅速增长㊂在载荷快要达到峰值载荷C 点时,钢接头最下边螺栓孔位置附近的腹板进入屈服状态,钢接头上翼缘边缘处也达到屈服㊂在这个阶段,钢梁端部㊁受拉钢筋和钢接头相继达到屈服,试件截面的刚度较前一阶段有很大的下降,载荷位移曲线出现明显的弯曲,曲线斜率减小,此时试件仍然能承受一定的载荷,但是变形增长速度快于载荷增长速度㊂(a)型钢柱应力㊁应变云图634沈阳大学学报(自然科学版) 第35卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.(b)混凝土应力云图(c)钢筋骨架应力云图图9 型钢柱预制钢混凝土组合梁应力云图F i g .9 S t r e s s c l o u dd i a g r a mo f s e c t i o n s t e e l c o l u m n -p r e c a s t s t e e l -c o n c r e t ec o m po s i t eb e a m 4)C -D 破坏阶段㊂载荷位移曲线达到峰值点C 点,试件所能承受的载荷达到最大值,除试件P S C B 5之外,其余试件的2根附加筋在此时仍然处于弹性阶段㊂在峰值载荷后,载荷开始缓慢下降,在临近破坏时,载荷位移曲线出现拐点,钢梁上翼缘边缘屈服,随后载荷迅速下降,直至破坏㊂破坏时,钢梁端部下翼缘和腹板发生屈曲,与钢接头接触的混凝土被压碎,如图9(b )所示㊂在整个受力过程中,钢接头与钢梁接触面附近的腹板基本未发生破坏㊂值得注意的是,在钢接头与混凝土交界处的截面附近,截面突然发生变化,在受力过程中无论是受压区还是受拉区均产生了应力集中,最终在破坏时此处的受拉㊁受压钢筋的应力均达到屈服强度最大值,如图9(c )所示㊂为防止因应力集中导致钢筋断裂而使得整个梁体失效,宜在此位置处的受拉㊁受压钢筋上加焊1根附加筋以提高此处的钢筋强度㊂3.2 新型预制组合梁与传统预制组合梁对比图10 新型组合梁与传统组合梁跨中载荷位移曲线对比F i g .10 C o m p a r i s o no f m i d -s p a n l o a d -d i s pl a c e m e n t c u r v e s b e t w e e n n e wa n d t r a d i t i o n a l c o m po s i t eb e a m s 新型组合梁与传统组合梁跨中载荷位移曲线对比情况及8个试件的性能对比情况分别见图10和表4㊂由图10和表4可知,新型预制钢混凝土组合梁与传统截面形式的预制钢混凝土组合梁相比,2种预制组合梁的开裂载荷相同,在到达屈服点位置之前,载荷位移曲线基本一致,但是新型预制组合梁的屈服载荷和最大载荷略高于传统预制组合梁,试件P S C B 1的延性系数和初始刚度均高于试件P S C B 0㊂总体而言,新型截面形式的预制钢混凝土组合梁的受力性能略优于传统截面形式的预制钢混凝土组合梁㊂3.3 参数变化对预制钢混凝土组合梁的影响3.3.1 悬臂段钢梁外伸长度图11为悬臂段钢梁外伸长度不同时试件型钢柱的应力云图,试件P S C B 1㊁P S C B 2㊁P S C B 3的钢梁外伸长度L c 分别为200㊁350和500mm ,当钢梁外伸长度不同时,型钢柱主体以及悬臂段钢梁的应力分734第5期王二成等:新型预制钢混凝土组合梁受力性能分析Copyright ©博看网. All Rights Reserved.布有很大差异,随着钢梁外伸长度增加,型钢柱柱体的应力分布情况逐渐均匀,钢梁与钢接头接触的腹板位置应力逐渐减小,但是钢梁端部截面的应力达到最大值㊂表4 试件P S C B 0~P S C B 7计算结果对比T a b l e4 C o m p a r i s o no f c a l c u l a t i o n r e s u l t s o f s pe c i m e n sP S C B 0~P S C B 7试件开裂载荷k N屈服载荷k N屈服位移mm最大载荷k N极限位移mm延性系数初始刚度k N ㊃m -1P S C B 035.02211.5111.00233.0535.453.2235627P S C B 135.02214.2011.01235.3936.363.3036149P S C B 235.02213.1511.22233.0439.173.4935390P S C B 335.02210.0011.35231.8646.494.1034854P S C B 435.02219.6410.75240.9632.493.0236672P S C B 535.02230.6311.18252.5028.842.5837144P S C B 635.02214.1010.88234.9639.523.6336229P S C B 735.02214.9010.95236.1943.854.0036277(a )钢梁外伸长度200mm(b )钢梁外伸长度350mm (c )钢梁外伸长度500mm图11 钢梁外伸长度不同时试件型钢柱应力云图F i g .11 S t r e s s c l o u dd i a g r a mo f s p e c i m e n s t e e l c o l u m nw i t hd i f f e r e n t e l o n g a t i o n l e n gt h s o f s t e e l b e a m 图12 悬臂段钢梁长度不同时试件跨中载荷位移曲线对比F i g .12 C o m p a r i s o no fm i d -s p a n l o a d -d i s pl a c e m e n t c u r v e s o f s t e e l b e a m sw i t hd i f f e r e n t c a n t i l e v e r l e n gt h s 图12为悬臂段钢梁外伸长度不同时的载荷位移曲线对比情况㊂由图12和表4可知,悬臂段钢梁外伸的长度对试件的开裂并没有影响,随着钢梁外伸长度的增加,试件的屈服载荷和最大承载力略有降低,初始刚度逐渐减小,但试件的屈服位移和极限位移明显增加,这主要是因为在受力过程中钢梁长度的增加使得钢梁外伸区段内的塑性变形发展更加充分,因而试件的变形能力有所提升㊂当钢梁外伸长度为350㊁500mm 时,其延性性能较钢梁外伸长度为200mm 时分别提高了5.75%和24.24%,钢梁外伸长度的增加使得试件的延性性能明显提升㊂3个试件均满足‘建筑抗震设计规范“(G B50011 2010)中受弯构件延性系数不小于3的要求[18],为保证构件在破坏时发生延性破坏,在设计应用此类预制组合梁时,型钢柱的悬臂段外伸钢梁的长度L c 至少为200mm ㊂3.3.2 梁内纵筋配筋率图13为预制组合梁内纵向钢筋配筋率变化时的载荷位移曲线对比,试件P S C B 1㊁P S C B 4和P S C B 5的纵向钢筋配筋率分别为1.17%㊁1.48%和1.79%㊂由图13和表4可知,梁内纵向钢筋配筋率834沈阳大学学报(自然科学版) 第35卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图13 梁内纵筋配筋率不同的试件跨中载荷位移曲线对比F i g .13 C o m p a r i s o no fm i d -s p a n l o a d -d i s pl a c e m e n t c u r v e s o f s p e c i m e n sw i t hd i f f e r e n t i n t e r n a l l o n gi t u d i n a l r e i n f o r c e m e n t r a t i o s o f b e a m s 对预制组合梁的开裂载荷没有影响,当试件开裂之后,随着纵向钢筋配筋率的增加,试件的初始刚度有所增加,试件的屈服载荷和最大承载力明显提高,当梁内纵向钢筋配筋率为1.79%时,相比于配筋率为1.17%时的极限承载力提高了7.27%,但是其变形能力大大降低,试件P S C B 5的延性系数仅为2.58㊂通过对试件P S C B 1㊁P S C B 4和P S C B 5的应力云图对比分析可知,在钢梁端部下翼缘位置达到屈服之后,由于梁内配筋率的增加,梁底受拉钢筋并没有很快进入屈服状态,而是在梁端塑性铰区域扩展了一段时间之后,梁底受拉钢筋才达到屈服,受拉钢筋屈服之后,试件承受载荷的能力迅速下降,预制组合梁很快便达到了破坏状态,其破坏过程类似于超筋梁的破坏过程㊂增加梁内纵向钢筋配筋率仅仅提高了试件的承载能力,并不能提高其变形能力㊂因此在进行设计计算时应该严格控制梁内纵向钢筋配筋率,建议预制钢混凝土组合梁内纵向配筋率不宜超过1.5%㊂3.3.3 钢接头埋置长度图14为梁端钢接头埋入混凝土梁体长度不同时的应力对比云图,试件P S C B 1㊁P S C B 6和P S C B 7的预制组合梁端钢接头埋置长度L s 分别为125㊁250和400mm ㊂由图14可知,在破坏时,钢接头上翼缘边缘处和最下边螺栓孔位置的腹板处的应力最大,但是随着钢接头埋置长度的增加,钢接头所承受的(a )试件P S C B 1(b )试件P S C B 6(c )试件P S C B 7图14 钢接头埋置长度不同时梁端钢接头应力云图F i g .14 S t r e s s c l o u dd i a g r a mo f b e a me n d s t e e l j o i n tw i t hd i f f e r e n t e m b e d d e d l e n gt h s 图15 不同钢接头埋置长度的试件跨中载荷位移曲线对比F i g .15 C o m p a r i s o no fm i d -s p a n l o a d -d i s pl a c e m e n t c u r v e s o f s p e c i m e n sw i t hd i f f e r e n t e m b e d m e n t l e n g t h s o f s t e e l jo i n t s 应力值也随之增加,试件P S C B 1㊁P S C B 6和P S C B 7的钢接头最大应力值分别达到了339.5㊁368.3和376.4M P a㊂图15为钢接头埋置长度不同时的载荷位移曲线对比情况㊂由图15和表4可知,钢接头埋置长度的不同对于新型预制钢混凝土组合梁的屈服载荷㊁最大承载力以及初始刚度的影响很小,但是对于预制组合梁的变形性能有很大程度的改善㊂随着钢接头埋置长度的增加,试件的延性系数逐渐增大,当钢接头埋置长度L s 为400mm 时,试件延性系数达到4,综合考虑各种因素,建934第5期王二成等:新型预制钢混凝土组合梁受力性能分析Copyright ©博看网. All Rights Reserved.044沈阳大学学报(自然科学版)第35卷议钢接头埋置混凝土中的长度L s至少取200mm㊂4结论1)本文提出的新型预制钢混凝土组合梁与传统截面形式的预制钢混凝土梁相比具有相似的受力过程和破坏特征,但是新型预制组合梁的屈服载荷㊁最大承载力㊁延性系数和初始刚度均高于传统截面形式的预制组合梁㊂2)8个试件的破坏过程基本相似,钢梁㊁受拉钢筋和钢接头相继屈服,钢梁端部产生塑性铰,钢梁下翼缘和腹板位置发生屈曲,最终试件发生受弯破坏㊂3)悬臂段钢梁外伸长度的增加使得试件的变形性能得到明显提升,建议钢梁外伸长度L c至少应为200mm㊂增加梁内纵向钢筋配筋率可提升试件的承载能力,但是延性降低,新型预制钢混凝土组合梁内纵向钢筋配筋率不宜超过1.5%㊂钢接头埋置长度的增加对试件的变形性能影响较大,但是对其承载性能影响很小,综合考虑各种因素,钢接头埋置长度L s不应低于200mm㊂参考文献:[1]王俊,赵基达,胡宗羽.我国建筑工业化发展现状与思考[J].土木工程学报,2016,49(5):18.WA N GJ,Z H A OJD,HU Z Y.P r e s e n t s i t u a t i o na n dt h i n k i n g o fC h i n a sc o n s t r u c t i o n i n d u s t r i a l i z a t i o nd e v e l o p m e n t[J].C h i n aC i v i l E n g i n e e r i n g J o u r n a l,2016,49(5):18.[2]张锡治,李青正,章少华,等.钢混凝土预制混合梁变形性能研究[J].工程力学,2019,36(6):193201.Z HA N G XZ,L IQ Z,Z H A N G S H,e ta l.S t u d y o nt h ed e f o r m a t i o n p e r f o r m a n c eo f p r e c a s th y b r i ds t e e l-c o n c r e t eb e a m s[J].E n g i n e e r i n g M e c h a n i c s,2019,36(6):193201.[3]Y A N G K H,O H M H,K I M M H,e t a l.F l e x u r a l b e h a v i o r o f h y b r i d p r e c a s t c o n c r e t e b e a m sw i t hH-s t e e l b e a m s a t b o t h e n d s[J].E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s,2010,32(9):29402949.[4]Y A N G K H,S E O E A,HO N G S H.C y c l i cf l e x u r a lt e s t so fh y b r i ds t e e l-p r e c a s tc o n c r e t eb e a m s w i t hs i m p l ec o n n e c t i o ne l e m e n t s[J].E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s,2016,118:344356.[5]G H A Y E B H H,R A Z A K H A,R AM L IS U L O N G N H.D e v e l o p m e n ta n dt e s t i n g o fh y b r i d p r e c a s tc o n c r e t eb e a m-t o-c o l u m nc o n n e c t i o n s u nde r c y c l i c l o a d i n g[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,2017,151:258278.[6]戎贤,杨洪渭,张健新.带钢端头的装配式混凝土梁柱中节点滞回性能试验研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2021,40(2):7882.R O N G X,Y A N G H W,Z HA N G JX.E x p e r i m e n t a ls t u d y o nh y s t e r e t i cb e h a v i o ro f j o i n t s i na s s e m b l e dc o n c r e t eb e a m sa n dc o l u m n sw i t h s t r i p e nd s[J].J o u r n a l o fC h o n g q i n g J i a o t o n g U n i ve r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e),2021,40(2):7882.[7]刘昌永,王庆贺,王玉银,等.带钢接头的装配式钢筋混凝土梁受弯性能研究[J].建筑结构学报,2013,34(增刊1):208214.L I U CY,WA N G Q H,WA N G Y Y,e t a l.F l e x u r a l b e h a v i o r o f p r e c a s t r e i n f o r c e d c o n c r e t eb e a m sw i t hs t e e l e n dc o n n e c t o r s[J].J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s,2013,34(S u p p l1):208214.[8]沈德刚.带钢接头的装配式钢筋混凝土梁抗剪性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2014.S H E N DG.S t u d y o n s h e a r b e h a v i o r o f a s s e m b l e dr e i n f o r c e dc o n c r e t eb e a m sw i t hs t r i p j o i n t s[D].H a r b i n:H a r b i nI n s t i t u t eo f T e c h n o l o g y,2014.[9]焦安亮,冯大阔,张中善,等.装配式钢管混凝土柱带钢接头钢筋混凝土梁节点抗震性能试验研究[J].建筑结构,2017,47(10):5364.J I A O AL,F E N G D K,Z H A N G ZS,e ta l.E x p e r i m e n t a ls t u d y o ns e i s m i cb e h a v i o ro fr e i n f o r c e dc o n c r e t eb e a m j o i n t s w i t ha s s e mb l e dc o n c r e t e f i l l ed s te e l t u b u l a r c o l u m n s a n d s t r i p j o i n t s[J].B u i l d i n g S t r u c t u r e,2017,47(10):5364.[10]郭小农,高舒羽,裴进玉,等.预制混凝土梁端预埋槽钢节点静力性能试验[J].同济大学学报(自然科学版),2017,45(9):12581264.G U O X N,G A OSY,P E I JY,e t a l.E x p e r i m e n t a l s t u d y o ns t a t i c p e r f o r m a n c eo f e m b e d d e dc h a n n e l j o i n t so f p r e c a s t c o n c r e t eb e a m s[J].J o u r n a l o fT o n g j iU n i v e r s i t y(N a t u r a l Sc i e n c e),2017,45(9):12581264.[11]王二成,柴颖珂,李格格,等.一种预制钢混凝土梁柱连接节点结构:C N115012583A[P].20220906.WN A G EC,C HA IYK,L IGG,e t a l.A p r e f a b r i c a t e d s t e e l-c o n c r e t e b e a m-c o l u m n j o i n t s t r u c t u r e:C N115012583A[P].20220906.[12]胡习兵,陈瑞,曾裕林,等.型钢连接装配式混凝土梁柱节点力学性能研究[J].建筑科学,2021,37(11):814.HU X B,C H E N R,Z E N G Y L,e ta l.S t u d y o n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e so fa s s e m b l e dc o n c r e t eb e a m-c o l u m n j o i n t s w i t hs t e e lc o n n e c t i o n s[J].B u i ld i n g S c ie n c e,2021,37(11):814.[13]张劲,王庆扬,胡守营,等.A B A Q U S混凝土损伤塑性模型参数验证[J].建筑结构,2008,38(8):127130.Z HA N GJ,WA N G Q Y,HU S Y,e ta l.P a r a m e t e r sv e r i f i c a t i o no f c o n c r e t ed a m a g e d p l a s t i cm o d e l o fA B A Q U S[J].B u i l d i n gCopyright©博看网. 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钢桁架混凝土组合梁桥的力学数值模拟

实验与研究0　引言桁架是工程结构中受力最合理的形式之一，桁架梁桥一般多见于高速公路与铁路。

早期出现的桁架为木结构，由于不防腐、易受潮，修缮较为复杂，逐渐被淘汰，因而多改为钢桁架。

传统的纯钢桁架方案，桥面板只作为一种外加荷载对主体结构产生影响，这种设计忽略了桥面板作为结构的受力构件和钢桁架结合在一起共同受力，结构用钢量较大，整体刚度和空间稳定性也不够理想，并且桥面需要采用相对昂贵的环氧沥青铺装，造价偏高。

为了使传统钢桁架桥在结构体系上更趋合理，经济性能更具竞争力，可以通过剪力连接将混凝土桥面板和钢桁架上弦杆组合在一起共同受力，形成钢-混凝土组合桁梁桥[1]。

有限元软件模拟是钢桁架-混凝土组合结构空间分析的常用方法，较著名的有ANSYS、ABAQUS等。

ABAQUS 是一套功能强大的基于有限元法的工程模拟软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到最富挑战性的非线性模拟问题[2]。

本文采用有限元软件ABAQUS6.10分别建立钢桁架混凝土组合梁桥和纯钢桁架梁桥模型，为进行组合桥梁力学性能分析建模提供参考。

1　计算模拟方法及模型的建立中铁大桥局桥梁科学研究院的谭莹和田启贤[3]以芜湖长江大桥为基础，节选其中一段建立模型进行分析研究。

在该分析中，将桁架杆件划分为梁单元，将桥面板离散为板壳单元和块体元。

西南交通大学的何畏和强士中[4]选取芜湖长江大桥的三跨连续钢桁架-混凝土组合梁进行模拟分析，在该分析中，用空间梁单元来模拟钢桁架的各个构件和公路桥面的纵、横梁体系等。

本文研究对象为天津滨海新区西外环海河特大桥主桥（95+140+95）m,为上承式钢桁架-混凝土组合梁桥。

上桁架、下桁架为箱型截面，上桁架为等高度箱型截面，下桁架为变高度箱型截面，截面普通段采用20mm的钢板，下弦杆在中墩局部区域采用30mm的钢板。

模型实验共分两种情况：第一，纯钢桁架结构，在结构自重+活载（汽车荷载）下位移和应力结果分析；第二，钢桁架混凝土组合结构，在结构自重+活载（汽车荷载）下位移和应力结果分析。

一种新型钢-混凝土组合桁架的特点及应用

一种新型钢-混凝土组合桁架的特点及应用
宋国涛;高日;刘智敏;肖宇
【期刊名称】《建筑技术开发》
【年(卷),期】2005(032)003
【摘要】介绍了一种新型钢-混凝土组合桁架结构的特点、设计思想及构造要求等.该种组合桁架结合了混凝土和钢桁架的优点,构造上在普通组合桁架的基础上加以了改进,具有用钢量少,与实腹结构相比跨度较大、结构高度较低、施工方便等特点,适用于多层轻型钢结构的楼盖及屋盖结构.
【总页数】4页(P29-31,47)
【作者】宋国涛;高日;刘智敏;肖宇
【作者单位】北京交通大学土建学院,北京,100044;北京交通大学土建学院,北京,100044;北京交通大学土建学院,北京,100044;北京交通大学土建学院,北
京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.5
【相关文献】
1.型钢混凝土组合结构转换桁架外包钢筋混凝土的施工方法 [J], 蔡宗金
2.压型钢板混凝土组合桥面板在桁架天桥的应用 [J], 陈彦彬
3.型钢混凝土与钢组合桁架节点的有限元分析 [J], 于江;张新明
4.桁架梁—型钢混凝土组合悬挂结构施工技术 [J], 杜月胜
5.新型钢—混凝土组合桁架桥非线性分析及力学特征研究 [J], 安少伯;
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一种铁路新型钢-混凝土组合桁架桥的动力性能研究的开题报告

一种铁路新型钢-混凝土组合桁架桥的动力性能研究的开题报告题目：一种铁路新型钢-混凝土组合桁架桥的动力性能研究一、研究背景和意义近年来，中国铁路建设迅速发展，新型桥梁材料的研究和应用也越来越普遍。

钢-混凝土组合桁架桥由于其轻巧、刚性好、施工方便等优势，已成为铁路建设中的主要组合桥梁结构。

尽管其结构性能得到了较好的保证，然而在高速列车运行条件下，桥梁的动力响应特性仍然需要进一步研究。

因此，本研究将以一种铁路新型钢-混凝土组合桁架桥为对象，研究其动力响应特性，为铁路桥梁的安全设计和运营提供理论依据。

二、研究内容和方法本项目将针对铁路新型钢-混凝土组合桁架桥，分别从理论和实验两个方向进行研究。

1. 理论研究（1）建立钢-混凝土组合桁架桥的动力响应有限元模型；（2）利用ANSYS软件对桥梁的静、动力特性进行分析，得到桥梁的存在的问题；（3）通过改善桥梁结构及其附件，提高桥梁的振动抑制能力。

2. 实验研究（1）通过现场动力试验，获得钢-混凝土组合桁架桥在高速列车行驶条件下的动力响应特性；（2）对试验结果进行分析，验证理论模型的正确性。

三、研究预期结果本研究将研究一种铁路新型钢-混凝土组合桁架桥的动力响应特性，有望取得以下预期结果：（1）通过理论有限元分析和现场试验，获得钢-混凝土组合桁架桥在高速列车运行条件下的动力响应特性；（2）分类分析桥梁的结构问题，找出桥梁升级改造的先行问题；（3）提出改进方案，提高桥梁的振动的抑制能力。

四、研究的重要性通过研究一种铁路新型钢-混凝土组合桁架桥的动力响应特性，能够对我国铁路建设中采用的桥梁进行深入了解，为桥梁的设计、施工以及维护保养提供理论基础和指导。

同时，本研究结果还能为改善现有桥梁的动力性能、提高铁路运输安全性等方面做出贡献。

钢-混凝土组合框架节点力学性能研究的开题报告

钢-混凝土组合框架节点力学性能研究的开题报告1. 研究背景钢-混凝土组合框架作为一种结构体系，在工程实践中得到了广泛的应用。

其具有良好的整体性能，整体稳定性好、抗震性能优良、构造灵活等优点，因此在高层建筑、大跨度建筑、地铁车站以及桥梁等工程中应用广泛。

在钢-混凝土组合框架结构中，节点作为连接框架和梁柱的重要部分，对整个结构的力学性能和稳定性具有至关重要的作用。

因此，研究钢-混凝土组合框架节点的力学性能具有重要的理论和实际意义。

2. 研究内容本研究旨在探究钢-混凝土组合框架节点的力学性能，具体研究内容如下：(1)分析钢-混凝土组合框架节点的受力机制。

(2)探究不同构造形式的节点在承受不同荷载作用下的力学性能差异，比如节点所处的位置、节点的腹板材质、节点的连接方式等。

(3)通过数值模拟和有限元分析，研究节点力学性能的具体参数，比如节点的承载能力、刚度、位移等参数。

(4)通过对节点的力学性能进行测试和验证，验证数值模拟和有限元分析的准确性和可靠性，并得出准确的节点力学性能参数。

3. 研究方法本研究将采用理论分析、实验测试和数值模拟相结合的方法：理论分析：通过力学分析和结构力学原理，分析节点的受力机制和力学性能表现，从而指导实验测试和数值模拟。

实验测试：通过对不同构造形式的节点进行实验测试，测试节点在承受不同荷载作用下的力学性能表现，并获得节点力学性能参数。

数值模拟：通过有限元分析和数值模拟，对节点力学性能进行模拟计算，并与实验测试结果进行对比和分析，以验证数值模拟分析的准确性和可靠性。

4. 研究意义本研究旨在探究钢-混凝土组合框架节点的力学性能，从而为实际工程中钢-混凝土组合框架结构的设计与施工提供科学依据和参考。

通过研究节点力学性能的差异性，可以更好地指导设计和施工，提高钢-混凝土组合框架结构的安全性、可靠性和经济性，降低结构的失效率和事故率，对于推动我国工程结构的发展和完善具有重要的意义。

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文章编号：０１１７（０００ —０１０１０一３３２１）６０３ —４
新型钢一凝土组合桁架铁路桥梁的力学特征研究混
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（．西平铁路有限责任公司，西西安１陕７２１；．兰州交通大学廿肃省道路桥梁地下 ’ 程重点实验室．ｔ兰州１Ｏ６２ｒｔ肃 ‘ ７０７）３００
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西安至平凉新建铁路线多处与高速公路、国（）及乡村道路交叉，了满足桥梁跨越高速公省道为路的净空限制以及桥梁建筑高度的要求，太峪、在马屋、后河村三处立交位置设计采用主跨８ｎ下承Ｏｉ式钢一组合桁架桥方案．架的总高度接近１ｎ混桁ｌｉ（图１．弦杆由２根１１ｒＸ１２ｎ的矩形混凝见）上．ｎ＿ｌ
图１桥梁立面及横断面（单位：ｃｍ）
Ｆｉ．Ｂｉｇｌｖｔｏｎｒｆｌ（ｎｔｃｇ１ｒｄｅｅｅａｉｎａｄｐｏｉｕｉ：ｍ）ｅ
２分析模型
２梁的内力、变形和应力效应，并探讨了桥梁
的动力学行为．
对于桁架桥，常用杆系模型可以反映桥梁整体力学行为，且分析结果可与现行规范进行有机结并
合，进行结构强度和刚度验算．用杆系单元进行建采
收稿日期：０００ —３２１ —９１
基金项目：道部科技研究开发计划项目（０９０一铁２０Ｇ０３Ｇ）作者简介：李德（９３）男，ｉ６一，山东烟台人，级工程师．高
摘
要：混凝土组合桁架是一种新型桥梁结构．于桥梁良好的整体受力性能和较低的施工、钢一基养护成本，西平铁
路线上三处立交方案采用了跨度８ｌ桁高１ｍ的新型钢一组舍铁路桁架桥．绍了该类型桥梁基本纽成及构Ｏ１，Ｔ１混介造特点．于空间杆系有限元理论，立了该类型桥梁整体分析的力学模型，究了１基建研２种典型荷载组合下桥梁的变形和应力特征，并进行了桥梁自振特性的分析．过和设计规范的对比说明，梁力学指标满足使用要求．通桥
关键词：铁路桥；一组合桁架；学性能；限元法钢混力有
中图分类号：４８２Ｕ４．７文献标志码：Ａ
１桥梁概况
钢一凝土组合桁架是近年来发展起来的一种混新型桥梁结构，实质上是桁架桥与槽形梁的组合其结构，上弦杆为左右分离的混凝土构件、杆为钢其腹管或钢箱杆件、而下弦为整体式预应力槽型板ｌ］＿．１。目前，类型桥梁在日本最大跨度为５．与普该１８ｍ．
第２９卷第６期２１Ｏ０年１９月
兰州交通大学学报
ＪｕｎｌｆＬｒｈｔＪａｔｎｉｅｓｙｏｒａｏａｉｏｌｉｏｇＵｎｖｒｉｚｏｔ
Ｖｏ．９ＮＯ６Ｉ２．
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ａ桥梁立面（半跨）
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通钢桁架桥梁相比，由于采用整体式的预应力槽型下弦杆和混凝土上弦杆，桥梁刚度较大，更适合于铁
路运营需要．混凝土材料的大量应用可减小桥梁的造价和运营维护费用．
兰州交通人
学报
第２卷９
模时，．、七弦腹杆、撑均用粱单元模拟．弦整体槽横下形梁采用鱼骨模型简化，整体槽形梁作为一根在将桥梁中线位置的梁．两侧腹杆与槽型梁之间刚性将
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土构件组成，左右分置，上弦杆之间的间距为６６两．
ｂ桥梁横断面
ｍ．弦为９４ｍ×１５Ｉ的槽型预应力混凝土整体下．．ＩＴ构件．下弦之间的腹杆都为钢箱杆．上目前，钢一对混凝土组合桁架而言，０ｍ跨径为８世界最大跨径．文首先针对该类型桁架桥梁，出本提了合理的有限元分析的建模方法，究了在最不利研