特大跨连续刚构桥钢混接头有限元分析
运用有限元法分析钢桥面受力疲劳破坏机理
运用有限元法分析钢桥面受力疲劳破坏机理摘要本文以南京长江三桥为实例，运用新的有限元法对大跨径钢桥面进行受力分析，验证了钢桥面铺装层的最大横向拉应力出现在横隔板附近的梯形加劲肋肋顶和纵隔板顶区域，最大纵向拉应力出现在横隔板顶部的结论。
因此，横隔板附近容易同时出现纵向和横向裂缝，纵隔板顶部易产生纵向裂缝，从而导致桥面疲劳破坏，为下一步开展桥面铺装层疲劳性能试验及影响因素研究奠定了基础。
关键词钢桥面铺装，有限元，应力正文1.1课题的研究背景随着我国高等级公路大规模兴建的同时，大跨径桥梁也进入建设高潮。
其中一个共同的特点是，这些大跨径桥梁的主桥普遍采用了钢箱梁结构，这与以往采用的水泥混凝土桥梁结构有着很大的不同。
通过调查，近些年来，钢桥面相继出现鼓包、开裂尤其是H 型结构性开裂病害（沿纵、横向加劲肋顶部开裂）等疲劳破坏，给桥梁运营安全带来了极大的隐患。
这就需要我们结合钢桥面铺装层的特点，对桥面疲劳破坏的机理进行研究分析，进而采取对应的控制措施。
1.2钢桥面受力机理与水泥混凝土桥面铺装不同，钢桥面铺装层直接铺设在正交异性钢桥面上，由于正交异性钢桥面板由钢面板、纵肋、横隔板、纵隔板组成，因其受力作用复杂，铺装层铺筑在正交异性板上，共同承受外载作用，因此，在分析铺装层的受力变形时，需将铺装层与正交异性板结构作为一个整体进行分析。
2. 南京长江三桥桥面铺装有限元受力分析钢桥面铺装层由于钢板加劲肋的作用，使其在加劲肋侧肋顶部附近产生明显的应力集中现象，用梁、板等理论都不能准确地计算出铺装层内部的最大控制应力值以及力学特性，南京长江三桥是我国首次采用环氧铺装的大型钢桥，至今使用时间最长，出现一定程度的早期损坏，本节从南京长江三桥出发，用有限元研究钢桥面的受力特点。
图2-1 正交异性钢桥面板2.1铺装层内部的最大拉应力（拉应变）铺装层开裂破坏是钢桥面铺装常见的一种破坏类型，铺装层最大拉应力与拉应变是控制铺装层开裂破坏的重要设计指标，分析其分布变化规律可以了解铺装层开裂破坏的特性以采取有效的防范措施。
谈谈混凝土连续刚构桥温差应力有限元分析
谈谈混凝土连续刚构桥温差应力有限元分析对于大跨度连续梁桥来说，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移等构造措施来消除因常年缓慢变化的年温差导致桥梁产生的纵向位移；而对于连续刚构桥，由于梁的纵向位移受到了与其固结的主墩的约束而使得主墩墩身会产生较大的弯矩，温度变化加大了对钢构桥梁结构的受力与变形影响，这种影响随温度梯度的变化而变化。
箱形截面梁悬臂施工控制的两个最重要的方面是线型控制和应力控制，而温度是影响这两个方面的重要因素。
1混凝土连续刚构桥温差应力有限元分析1.1连续刚构桥工程实例水磨湾特大桥位于少林寺至洛阳高速公路K21+910m处。
该桥主桥为预应力混凝土连续刚构桥，跨经组成为65+110+65＝240m，空心薄壁式桥墩、钻孔灌注桩基础。
上部结构为单箱单室断面，顶板宽度为12.75m，底板宽度为6.5m，箱梁根部梁高6.0m，跨中及边跨合拢段梁高为2.3m，箱梁底板下缘按二次抛物线变化。
主桥主梁采用三向预应力体系：纵向预应力氛围顶板束、底板束边跨合拢钢束三种，采用ASTM-92标准的15Φj15.24mm的270级钢绞线，OVM15-15锚具，张拉力为2930kN；竖向预应力采用Φj32mm的高强精轧螺纹粗钢筋，YGM锚具，张拉力为452kN；横桥向预应力采用ASTM-92标准的3Φj15.24mm 的270级钢绞线，BM15-3锚具，张拉力为586kN。
1.2计算物理模型水磨湾特大桥的静力计算采用空间有限元分析程序（Midas/Civil），其计算物理模型如图1所示。
全桥共划分为78个单元，其中主梁划分为66个单元，主墩划分为12个单元。
悬臂浇筑桥梁结构施工阶段定义与实际施工阶段划分一致，如图2所示。
图1有限元计算物理模型图2计算模型—悬臂浇筑施工节段划分2温度梯度模式为了分析梁内温度应力和应变在不同温度梯度模式作用下的变化情况，本文选择了六种温度梯度模式来计算施工过程中预应力混凝土连续刚构桥最大悬臂阶段在不同施工阶段时温度应力及应变的变化情况。
大跨PC连续刚构桥0~#块应力分析与改进措施
大跨PC连续刚构桥0~#块应力分析与改进措施大跨PC连续刚构桥以其优越的结构性能、成熟的施工工艺以及对各种地形的适用性成为目前广泛运用的一种桥型。
但是随着越来越多同类桥型的施工和使用,连续刚构桥的各种问题也逐渐凸显,尤其以桥梁0~#块的开裂问题较为突出,
应该引起更多的重视。
本文以湖南湘西州龙永高速第十一标段红岩溪特大桥为依托工程,参考之前同类桥梁的施工与设计分析,针对刚构桥0~#块施工过程,对结构进行应力分析
以及可能出现裂缝位置的分析。
通过阅读和参考国内外相关文献和前人的分析结果,本文对依托工程中使用的新型硅粉聚丙烯纤维混凝土材料进行力学性能试验并提出混凝土配合比的影响,然后分别介绍了混凝土收缩、水化热等非线性分析的原理。
结合实际施工过程中0~#块的浇筑情况,以及midas软件全桥分析中的0~#
块受力状况,采用ANSYS有限元软件对0~#块进行局部应力分析。
分别在日照温度、收缩和水化热等方面,分析结构的主拉应力,并包含了主压应力和变形的结果。
将应力分布趋势与相关文献的分析和模拟实验的结果作对比以论证有限元
分析的可靠性,指出0~#块在浇筑过程中可能出现裂缝的位置和主要影响因素。
最后根据主要的影响因素提出相应的结构改进方案,以减小水化热、收缩徐变和日照温度等对0~#块的影响,并提出几种施工优化的措施,预防0~#块在浇筑过程中可能产生的温度裂缝。
新型钢-混接头连接构造与分析研究
新型钢-混接头连接构造与分析研究摘要：在钢混组合桥中，钢-混接头的施工技术质量能够在一定的程度上对钢混组合桥的安全性和耐久性产生一定的影响。
本文以318国道长桥大桥为背景，重点对该桥中所采用的新型钢-混接头连接构造做了详细介绍，并对其进行了有限元分析，其中重点分析了其受力性能，仿真结果表明，该新型型钢-混接头连接方式能够充分的保证该钢混组合桥的安全性。
关键词：钢混组合桥；钢-混接头连接；钢-混接头连接构造；PBL剪力板Abstract：In the mixed composite steel bridge, steel - concrete technical quality of construction joints to a certain extent, have some impact on the steel concrete composite bridge safety and durability. In this paper, 318 State Road Longbridge Bridge as the background, the focus of the new steel bridge used - mixed linker structure introduced in detail, and its finite element analysis, which focuses on the performance of its force, the simulation results It shows that the new steel - concrete joint connections can fully guarantee the safety of the mixed composition of the steel bridge.keyword：Steel-concrete composite bridge;Steel - Concrete header；Steel - Concrete header structure；现阶段，连续梁桥中钢-预应力砼连续梁桥较为常见[1]。
钢—混凝土组合梁桥有限元分析
钢—混凝土组合梁桥有限元分析摘要：钢—混凝土组合梁能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，是一种性能优良的新型结构形式。
以体外预应力工字型钢—混凝土等跨度连续梁为研究对象，利用有限元法分析其应力、应变、滑移及变形情况：（1）利用ansys建立有限元模型，模拟计算结果与试验结果吻合良好，所建有限元模型是可靠的；（2）建立实桥模型，提出体外预应力筋应力增量的简化表达式，并与有限元计算结果进行对照分析，验证公式的正确性；（3）利用实桥模型，分析集中荷载作用下，组合梁滑移性能特点；讨论不同荷载作用下，组合梁剪力滞特点。
关键词：组合梁；有限元；滑移；应力增量；剪力滞0 引言钢—混凝土组合梁能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，是一种性能优良的新型结构形式。
而体外预应力组合梁是近些年才逐渐出现的一种组合结构，顾名思义，体外预应力组合梁就是将预应力筋布置在组合梁结构之外，以达到提高刚度和承载力的目的[1]。
因此，本文利用有限元软件AYSYS对预应力钢—混凝土组合连续梁桥应力增量、滑移以及剪力滞效应等力学行为进行了分析研究，得到了一些有益的结果，以期为工程技术人员提供参考和借鉴。
1 组合梁的有限元建模1.1单元选择混凝土选择SOLID 65单元，该单元是一种实体单元，可以合理的模拟3D实体混凝土结构；钢筋选择LINK 10单元，该单元是一种杆单元，可以较好的模拟受压或者受拉构件。
钢梁采用SHELL181单元，该单元是一种壳单元，工字钢常用此单元进行模拟；抗剪连接件采用COMBIN 39单元，该单元为非线性的弹簧单元，是一种单向变形单元。
1.2试验模型结构尺寸本论文首先根据吉林大学[2]试验试件为原型，利用ANSYS建立与试验等尺寸模型。
从图8、图9可以看出，外荷载作用下，组合梁剪力滞效应很明显，预应力作用下出现的是负剪力滞效应，施加荷载后，负剪力滞逐渐转变为正剪力滞，并且随着荷载的增大剪力滞后现象也越明显。
大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础等效模拟计算
大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础等效模拟计算近年来，大跨径连续钢构桥的建设越来越受到人们关注，它能够克服传统桥梁的粘结钢筋锚固困难、疲劳裂纹、施工难度大等缺点，同时在桥梁的施工、维修、拆除等方面具有极大的便利性和经济性。
然而，在大跨径连续钢构桥的设计和施工中，挑战和困难也更为严峻。
本文基于有限元分析方法，探讨了大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础的等效模拟计算方法。
1. 基础理论大跨径连续钢构桥一般采用刚构墩群作为支撑结构，刚构墩群的底部要铺设桩基础，以保证刚构墩群的稳定性。
在建设大跨径连续钢构桥时，基础是一个非常关键的环节，其稳定性和安全性至关重要。
2. 等效模拟计算方法为了准确地计算大跨径连续钢构桥的刚构墩群桩基础，在保持计算精度的情况下，需要充分考虑模型简化和计算速度的问题。
本文采用了以下等效模拟计算方法：2.1 模型简化为了简化模型，在计算过程中可以将桩基础转化为等效横向刚度和等效纵向刚度，并将桥墩转化为等效梁柱节点。
这样可以减小计算量和模型复杂度，提高计算效率。
2.2 地基非线性在考虑地基非线性的情况下，可以采用基于等效侧向刚度和得到的等效剪力-扭矩和剪力-弯矩组合来计算柱肢的相对位移。
这样可以更好地考虑地基的影响，并准确地计算整个结构的稳定情况。
2.3 受力模拟受力模拟是等效模拟计算方法中的关键环节。
在计算过程中，需要将整个桥梁的构造和受力情况考虑在内，并将底部结构的各种荷载进行分析，如动荷载，永久荷载，温差荷载，致密独立荷载等。
通过此种模拟计算方法，可以更好地了解大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础的受力情况，从而更好地进行设计和施工。
2.4 加固设计在进行大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础等效模拟计算的过程中，重要的一点是保证该基础的设计满足安全性和稳定性的要求。
在已有的设计参数到达一定的范围时，应配合加固剂的使用来提高大跨径连续钢构桥的安全性和稳定性。
3.本文基于工程实际，对于大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础等效模拟计算方法进行探究，归纳出了上述等效模拟计算方法，为大跨径连续钢构桥刚构墩群桩基础设计和施工提供了参考。
大跨度钢-混凝土组合梁的结构设计与有限元分析
毛羽亮 唐根丽 ， ， 陕吉禄
（． １机械工业第一设 计研究 院， 安徽 蚌埠 ２ ３ １ ； ． ３ ０ ７ ２安徽财经大学 ， 安徽 蚌埠 ２ ３３ ） ３ ０ ０
Ｍ ＡＯ Ｙｕ ｌ ｎ －ａ ｇ， ｉ ＴＡＮＧＧｅ — ＨＡＮ Ｊ－ ｎ ｌ， ｉＳ ｉｌ ｕ
（ ． ｒｔ ｓｇ １Ｆｉ Ｄｅｉｎ＆ Ｒｅｅ ｒｈＩｓｉ ｔ， ｎ ｂ ２ ３ ７Ｃｈｎ ； ｓ ｓａｃ ｎ ｔｔ ｅＢｅ ｇ ｕ ３ ０１ ， ｉａ ｕ
【 ｂｔ ｃ］ｃｏ ｉ ｒ ｎｄｓ ｎ ｔ ｄｒｓｈ ｐｒ ｅ ｇ ｔ ｓａ ｅｐｎ ｔ ｌｏｃ ｔｃｍ ｏｉ ａ ， ｅ Ａ ｓ ａｔ ｃｒ ｎ ｔｃ ｒ ｔｅ ｇ ｎａ ， ｅ ａｅｄｓ ３ ｍｅｒｌｇ ａ ｅ — ｎｒｅ ｏ ｐｓｅ ｅｍ ｔ ｎ ｒ Ａ ｄ ｇｏ ｕ ｅ ｉ ｓ ａ ｄ ｔ ｐ ｉ ５ ｅ ｓ ｓ ｅｃ ｅ ｎ ｒ ｔｂ ｈ
２Ａ ｈ ｉ ｉｅｓｙｏ Ｆｎｎ ｅ ｃｎ ｍｉ ， ｅｇ ｕ２ ３ ３ ，ｈｎ） ．ｎ ｕ ｖｒｉ ｆ ｉａｃ＆Ｅ ｏ ｏ ｃ Ｂ ｎ ｂ ３ ０ ０Ｃ ｉａ Ｕｎ ｔ
【 要】 摘 根据现行的设计标准对 ３ 米大跨度钢 一混凝土组合 梁进行 了结构设计 ， ５ 并借助 Ａ Ｓ Ｓ 限元分析软件对 ＮＹ 有 组合梁的应 力和变形进行 了分析 ， 校核其强度和刚度 ， 进一步验证 了设计 的可行性 ， 为大跨度钢 一混凝 土组合梁的设 计提供一定的参考 。
钢结构容易发生整体失稳与局部失 稳的弱点。同钢筋混凝 土 梁ห้องสมุดไป่ตู้比 ， 组合梁可以使结构高度降低 １ ～ １ ， ／ ／ 自重减轻 ４％ ３ ４ ０
较， 进一步验证设计的可行性。
～
６％， 工周期缩短 １ ～１ ， ０ 施 ／ ／ 同时现场湿作业量减小 ， ２ ３ 保护
大跨径钢混组合连续刚构桥预制拼装过程中的结构分析与优化
大跨径钢混组合连续刚构桥预制拼装过程中的结构分析与优化摘要：本论文深入研究大跨径钢混组合连续刚构桥的设计与施工过程中的关键环节，主要包括结构力学分析和结构优化策略。
通过荷载分析，详细研究桥梁在静态和动态工况下的受力情况。
在结构响应分析中，对挠度、位移、应力和应变等参数进行全面研究。
随后，以材料选用与性能、构件连接优化、结构减重与性能提升以及节能环保考虑为切入点，进行了结构优化策略的深入研究。
通过这一综合性的研究，为大跨径桥梁的设计和施工提供了理论支持和实际指导。
关键词：大跨径桥梁；结构力学分析；结构优化策略；预制拼装引言：随着城市交通和基础设施建设的不断发展，大跨径桥梁作为城市主干道和交通要道的重要组成部分，其设计与施工日益受到关注。
本文以大跨径钢混组合连续刚构桥为研究对象，从结构力学分析和结构优化策略两个方面展开深入研究。
本文先对桥梁在静态和动态工况下的受力情况进行了详细分析，通过结构响应分析得出桥梁的挠度、位移、应力和应变等关键参数。
随后，以材料选用与性能、构件连接优化、结构减重与性能提升以及节能环保考虑为切入点，探讨了结构优化的策略和方法。
一、钢混组合连续刚构桥概述（一）结构类型与特点大跨径钢混组合连续刚构桥是一种结构工程中常见的重要桥梁类型。
其主要特点在于结合了钢结构和混凝土结构的优势，实现了对大跨度桥梁的高效支撑和负载分布。
这种桥梁采用连续刚构形式，通过结构中的横梁和纵向支撑构件形成整体刚性，能够有效减少桥梁的挠度，提高桥梁的承载能力。
结构类型方面，大跨径钢混组合连续刚构桥通常包括主梁、桥墩、桥台等组成部分。
主梁采用钢结构，具有良好的抗弯和抗剪能力，能够承担主要的水平荷载。
桥墩和桥台采用混凝土结构，具有较好的承载和抗压性能，为桥梁提供垂直支撑。
这种组合结构使得桥梁在强度和稳定性方面都能够得到有效保障[1]。
（二）应用领域大跨径钢混组合连续刚构桥广泛应用于需要跨越较大自然障碍物或水体的场景，如江河、湖泊、山谷等。
大跨径钢桥面结构有限元优化分析.
大跨径钢桥面结构有限元优化分析段乃民，莫介臻（广东省路桥建设发展有限公司广东广州 510635）徐伟（华南理工大学交通学院，广东广州 510640）[摘要]运用有限元法分析了轮载作用下正交异性钢桥面铺装的受力状态，分析了桥面板厚度、加劲肋厚度对铺装层受力状态的影响，对正交异性钢桥面结构进行了优化分析，分析结果表明桥面板厚度对桥面铺装的受力状态影响较显著，提出了钢桥面板的优化组合设计参考数据。
[关键词]钢桥面；桥面铺装；有限元；优化分析正交异性钢桥面板的刚度及变形的不均匀性特点对桥面铺装性能提出较高要求[1,2]。
我国已有多座大跨径钢桥建成投入使用，但较严重的钢桥面铺装早期破坏情况影响了大跨径桥梁的交通功能发挥。
本文基于湛江海湾大桥钢桥面铺装研究，对钢桥面板结构进行优化设计分析。
1 钢桥面结构体系参数桥面系统几何参数共有6项：铺装层厚度、桥面顶板厚度、U型肋厚度、U型肋间距、U型肋高度、横隔梁间距。
铺装层在车辆荷载作用下受力复杂，也与桥面系统的各项参数密切相关。
文献[3]等对正交异性钢桥面铺装各项参数进行了分析，分析结果表明桥面钢板的厚度和U型肋开口宽度的变化对铺装层最大拉应变影响最大、敏感性最强。
在钢桥面结构实际设计中。
横隔板间距、U型肋高度、U型肋开口宽度、铺装层厚度等尺寸可调范围较小，主要可调设计参数为桥面板及加劲肋的厚度，本文针对这两个参数进行优化分析。
2 桥面结构体系受力分析桥面铺装与桥面板组合成复合结构承担轮载直接冲击作用，对于具有较多纵、横加劲隔板的箱梁结构，应用梁、板等理论很难准确计算和描述铺装体系力学特性，本文运用ANSYS有限元软件建立桥面铺装计算模型，数值模拟桥面铺装体系受力状态。
桥面铺装所承受的荷载包括桥面板变形作用及轮载直接作用，下面详细分析铺装层的受力特点。
2.1 桥面结构体系分析方法大跨径桥梁桥面铺装受力分析主要是轮载作用下铺装结构的局部问题，如果在整桥模型中来分析桥面板的局部变形，需要划分较小单元网格，对计算机性能要求较高，而且计算效率低。
高墩大跨径连续刚构桥结构安全性有限元分析的开题报告
高墩大跨径连续刚构桥结构安全性有限元分析的开题报告一、研究背景随着我国交通运输事业的不断发展，大跨径公路桥梁的建设越来越普遍，而高墩大跨径连续刚构桥是其中的一种主要形式。
该桥梁结构具有荷载承载能力强、刚度高、适应性广、耐久性好等优点，但也存在一些安全隐患，如结构内力分布不均、节点连接处易发生疲劳、塌陷等问题。
因此，开展高墩大跨径连续刚构桥结构安全性研究至关重要，可以为桥梁的设计、施工和运营提供重要依据。
二、研究目的本研究旨在采用有限元方法对高墩大跨径连续刚构桥结构进行分析，针对其在荷载作用下的力学响应、内力分布、节点连接处的疲劳损伤等问题开展研究，为桥梁的安全评估和维护提供理论支持。
三、研究内容1. 高墩大跨径连续刚构桥结构的力学模型建立，包括结构参数的确定、节点连接方式的设定等。
2. 采用ANSYS等有限元软件对高墩大跨径连续刚构桥结构进行模拟，探究荷载作用下的力学响应、内力分布等情况。
3. 针对节点连接处的疲劳问题，运用疲劳损伤理论和有限元方法进行分析和评估，探讨结构的寿命和抗疲劳性能。
4. 根据分析结果对高墩大跨径连续刚构桥的安全性能进行评估，提出相应的权威建议。
四、研究方法本研究采用有限元分析方法，分步完成高墩大跨径连续刚构桥的力学参数确定、初始状态下的应力分析、荷载作用下的变形和内力分布分析、节点连接处的疲劳分析等环节，基于分析结果，展开相应的安全性评估，为桥梁的设计和运营提供参考。
五、研究意义本研究可为高墩大跨径连续刚构桥的安全性评估提供方法和手段，对于桥梁的设计、建造和运营提供理论基础，同时对于推进我国交通运输事业的发展和建设，具有一定的现实意义。
大跨连续钢构桥动力特性分析
大跨连续钢构桥动力特性分析以某大跨度连续刚构桥为工程背景，利用大型通用有限元分析软件ANSYS 建立该桥的空间实体模型，计算分析桥梁的自振频率及相应振型。
结合动力荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性以及各控制部位在使用荷载下的动力性能，为大桥以后的运营养护管理提供必要的数据和资料。
标签：连续刚构桥；动力特性；有限元分析；动载试验1 前言大桥主桥为三跨预应力钢筋混凝土连续刚构桥，跨径布置为：62.78m+110m+62.78m=235.56m，大桥全宽24.5m，左右半幅桥面宽度均为11m，中央带间距2.5m。
该桥采用悬臂浇筑法施工，梁体采用单箱单室三向预应力变高度箱型断面。
箱梁根部高6.5m，跨中段梁高 2.5m。
主桥桥墩采用双肢薄壁实体桥墩，主桥上部结构箱梁混凝土采用C50，主桥墩身采用C40混凝土，承台及桩基、引桥桥墩及桥台混凝土采用C30。
2 有限元分析采用大型通用有限元分析软件ANSYS建立空间实体模型，经分析大桥的前3阶频率如表1所示，模态如图1所示。
3 动载试验通过动力荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试，了解桥跨结构的动力特性以及各控制部位在使用荷载下的动力性能（振幅、速度、加速度及冲击系数等），除了可用来分析结构在动荷载作用下的受力状态外，还可验证或修改理论计算值，并作为结构设计的依据，为大桥以后的运营养护管理提供必要的数据和资料。
3.1 脉动试验-自振频率测试脉动试验通过采用高灵敏度的拾振器和放大器测量结构在环境激励下的振动，然后进行谱分析，求出结构自振特性。
通过对拾振器拾取的响应信号进行谱分析，可确定桥梁的自振频率分和振型。
将传感器置于测点上，由其拾取桥梁结构在大地脉动作用下的振动响应，采样时间30分钟，采样频率为100Hz。
从上表可以看出，纵向漂移振型的第一阶频率为0.781Hz，比计算值0.2234Hz 相比大了许多，这其中主要的原因是计算模型对大桥两端边界条件模拟的误差，计算模型中按理想状态考虑主梁两端均为纵向滑动支座，不提供任何纵向约束刚度。
特大跨钢混组合连续刚构桥钢混接头施工技术探讨
特大跨钢混组合连续刚构桥钢混接头施工技术探讨摘要重庆长江大桥复线桥与1980年建成的既有桥—重庆长江大桥紧邻。
为满足桥位资源与既有桥共享、桥型与既有桥及环境协调、通航净宽大于300m的边界条件，由此提出建造主跨330m世界最大跨径刚构桥难题。
2006年建成的钢与混凝土混合连续刚构+连续梁组合桥结构形式的重庆长江大桥复线桥，其主跨330m为同类型桥梁世界第一。
其主跨采用了钢与混凝土混合结构，用钢箱梁替代跨中部分混凝土梁，成功地解决了混凝土桥梁恒载效应大的世界建桥难题，推动了刚构桥跨越能力的发展。
而其关键技术之一是主要承受弯矩和剪力作用的钢混接头施工。
关键词钢混接头；混凝土；施工技术1 钢混接头概况钢-砼接头段是大T（5#、7#）跨中103m钢箱梁与砼悬臂梁连接过渡段，包括4m长的钢砼接头钢箱段（钢砼接头）及1m长的钢筋砼现浇段，在4m长钢砼接头后端1.5m钢箱中需要与钢筋砼现浇段一同浇筑砼，即钢砼接头施工时，需要浇筑砼的长度为2.5m，一个钢砼接头浇筑的砼量为87.7m3，一个钢砼接头钢箱部分重量约为100t。
连续刚构桥钢混接头受力主要特点是以承受弯矩和剪力作用为主。
通过将接头钢箱梁翼缘、顶板、底板和腹板钢板形成双壁钢箱，将填充的混凝土与紧邻的混凝土箱现浇梁段通过PBL剪力键、剪力钉、预应力钢筋、普通钢筋等得到很好的连接。
2 钢混接头施工技术要求（1）钢混接头的钢箱部分按设计要求在工厂制造，以保证接头钢箱整体质量，特别是厚板焊接质量。
（2）两端钢混接头钢箱在工厂与钢箱梁进行整体预拼装，以保证钢混接头与钢箱梁的整体吊装合龙各部位几何尺寸精度和线形。
（3）利用主梁的施工挂篮三角主桁改造成吊装支架，既可满足钢混接头安装施工，又能保证钢箱梁吊装合龙需要。
（4）在大悬臂端动态吊装，采用计算机控制集群千斤顶提升系统，自动对千斤顶的运行与受力进行调节，实现吊装提升力和位移同步，定位精度控制在±1mm，以控制两端钢混接头空间几何相对状态，为钢箱梁整体吊装合龙精度提供质量、技术保障。
大跨度混合梁连续刚构桥0号块空间受力分析
总第304期2021第1期交通科技Transportation Science■TechnologySerial No304No.1Feb.2021DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2021.01.011大跨度混合梁连续刚构桥0号块空间受力分析杨康1王通2郑招仁2（1.中交二航局第四工程有限公司芜湖241000； 2.浙江舟山北向大通道有限公司舟山316000）摘要文中以大跨度混合梁连续刚构桥0号块为研究对象，建立有限元模型进行分析，对分层浇筑方式进行合理优化；最大负弯矩及最大剪力工况计算表明，顶底板正截面抗裂与法向应力验算均能满足要求。
最大悬臂状态下，顶底板实桥布置应力测点均为受压状态，实测值与理论值吻合度较高，验证了有限元模型的正确性。
0号块剪力滞分布较为复杂，顶底板刚度在整个截面占比越大，剪力滞现象越明显，建议对该区域配筋进行合理优化。
关键词连续刚构桥0号块最大悬臂剪力滞配筋优化中图分类号U448.23U441+.5连续刚构桥是将主梁与主墩固结的结构体系，墩顶0号块因其构造与受力复杂，往往是设计中予以重点关注的部位［1］。
0号块具有梁体高、空间构造复杂，且纵向、横向、竖向预应力管道布置密集、普通钢筋密集等特点。
若仅用平面杆系模型计算往往与实体模型分析结果存在较大差异，受力呈现出复杂的三维应力状态［］。
为避免0号块施工过程及运营阶段出现开裂，需对其进行空间受力分析。
1工程概况北通航孔桥跨径布置为125m+260m+125 m=510m,中跨跨中采用85m钢箱梁，为节段拼装混合结构的连续刚构桥，总体布置见图1。
125002600012500混凝土梁875087508750+混凝土梁J钢箱梁一'-r[图1北通航孔桥总体布置图（单位:cm）主梁采用节段预制拼装工艺，主墩墩顶0号块采用现浇施工，全桥共划分为74个节段。
主梁采用单箱单室变高度预应力混凝土箱梁，箱梁采用C55混凝土，主墩采用C50混凝土，顶板设2%单向横坡，箱梁底板下缘保持水平。
大跨度型钢混凝土梁的有限元分析
安徽建筑中图分类号：TU393.3文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）3-0059-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.022型钢混凝土结构是在钢结构和钢筋混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构，具体做法是在钢筋混凝骨架中放置型钢。
混凝土、钢筋、型钢一起承受外部负荷，型钢混凝土结构具备钢结构延性好、自重低、截面尺寸小等特点的同时也表现出如钢筋混凝土结构一般的优异承载力和防腐防火性能。
型钢混凝土结构在美国、日本等发达国家起步较早、应用广泛。
日本学者早在1967年就对型钢混凝土节点的破坏形式进行了研究，其主要研究的变量是型钢腹板的厚度和混凝土强度。
美国学者对15个组合结构矩形梁柱节点进行了静力与拟静力试验，结果表明矩形截面的型钢混凝土梁柱节点具有更高的承载能力[1-3]。
我国对型钢混凝土结构的研究起步较晚，型钢混凝土组合结构最早是通过引进国外技术和经验进入中国的，主要用于一些特殊工程，如桥梁和高层建筑。
随着国内建筑领域的不断发展，中国的工程师和研究人员逐渐积累了型钢混凝土组合结构设计与应用方面的经验，并进行了改进和本土化研究，包括材料性能、构造细节和设计规范的本土化调整。
2001年，我国颁布了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138-2001）[9]，在该规程中，型钢混凝土组合结构被定义为嵌入混凝土并配有一定数量的受力筋或箍筋的独立结构形式。
自2016年起正式实施的《组合结构设计规范》（JGJ 138-2016）被确立为行业标准[10]。
21世纪以来，型钢混凝土组合结构开始在我国建筑领域得到广泛应用。
许多高层建筑、大跨度桥梁、地铁站等项目均采用该种结构类型，并取得了显著成就。
由于型钢混凝土结构具有增强结构的抗震特性、增加建筑物的可利用空间等特点，因此其成为了结构体系中一个重要的发展方向，符合我国基本建设的国情[4-6]。
国内多所大学对型钢混凝土结构体系进行了广泛而深入的试验和理论研究[7-8]。
大跨PC连续刚构桥设计要点与案例分析
大跨PC连续刚构桥设计要点与案例分析作者：覃扬韬周群杨雨晨来源：《西部交通科技》2020年第03期摘要：针对大跨PC连续刚构桥设计中的重点和难点，文章以某（45+2×80+45） m大跨PC连续刚构桥为工程背景，在统计国内多个设计实例的基础上，总结笔者多年设计经验，对大跨PC连续刚构桥设计中的结构参数拟定、结构预应力设计、结构分析计算等多个设计要点进行了全面的分析与研究，为此类桥梁设计提供参考与借鉴。
关键词：桥梁工程;连续刚构桥;参数拟定;结构计算;设计要点0 引言刚构桥以其良好的结构整体性能、较大的抗扭刚度、较优的抗震性能等特性，在300 m跨径内极具优势地成为主流桥梁结构体系之一，尤其在深沟峡谷或通航河道等地区得到广泛应用[1-4]。
随着国内外大量大跨PC连续刚构桥的建成，业内人士不断总结该桥型的经验参数，各构造尺寸逐渐在业内形成了一定的取值范围[5-7]，针对刚构桥设计中的重点和难点，设计师们结合各桥不同的特点，也总结了不少设计经验[8-9]。
本文以某（45+2×80+45） m刚构桥为背景，统计设计多个实例，总结笔者多年设计经验，对大跨PC连续刚构桥设计中的参数拟定、预应力设计、结构计算等多个设计重点和难点进行了全面的分析与研究，为此类桥梁设计提供参考与借鉴。
1 工程概况背景工程位于广西东南部，跨越浔江的一条支流，该河道全长196 km，流域面积4 000 km2，桥址处河面宽约185 m，水深约6～8 m。
河道顺直、水流较缓，河岸两侧地形平坦，下伏基岩为中风化泥质粉砂岩，场地地质稳定。
受水位、航道的影响，以服从通航要求为主，主桥跨径设定为2×80 m。
经方案比选和方案审查，根据桥位处的地形、地貌、通航要求、水文等因素，主桥上部结构采用（45+2×80+45） m预应力混凝土连续刚构箱梁，边、主跨比为0.562 5。
考虑到城镇远景综合交通规划总体布置与自然条件的协调，两侧引桥各采用（2×30） m预应力混凝土小箱梁。
广西某高速公路连续刚构特大桥有限元分析
纵横 向预应 力钢束 采用 ＝１ ８ ６ ０ Ｍ Ｐ ａ的低 松 弛 高强 度 钢 绞 线 ， 弹 性 模 量 ＝ １ ． ９ ５×１ ０ ｓ ＭＰ ａ 。 控 制应力 取 ０ ． ７ ＝ １ ３ ９ ５ ＭＰ ａ ，预 应 力 管 道 参 数
＝
０． １ ５， ｋ一 ０． ０ ０１ ５。
恒 载 按 构 件 实 际 构 造 计 人 ，汽 车 荷 载 ，人 群荷载按 ２ ． ５ ｋ Ｎ ／ ｍ 加 载， 整体 温差按 升温 ２ ０ ℃、 降温 ｌ ５ ℃考虑 ， 桥面板 局部升降温 、 风荷 载、 收缩 、 徐 变按规范执行 ， 基础 不 均 匀沉 降 为 主墩 ３ ０ ｍｍ、 边墩 ２ ０ ｍｍ。
中 图分类 号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ３ 文献标 识码 ： Ｂ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ ０ ８ ７ — ０ ４
１ 工 程 概 况
该高速公路是 广西 “ 四纵六横三支线 ” 高 速公 路 网中的“ 横 四” ——苍梧 （ 龙 眼嘴 ） 至龙邦高 速公 路的重要组成路段 。 路线全长 ４ ２ ． ７ ｋ ｍ， 采用新建高 速 公 路标 准 ， 设计 速度 为 １ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ， 路基宽 ２ ８ ｍ。 该桥桥址河段处于西江亿吨黄金水道 ， 规划通 航 等 级 为 Ｉ（ ３ ） 级。 正 常 水 位 水 面宽 度 约 １ ０ ０ ０ ｍ， 水深 １ ０～２ ５ ｍ， 最高通航水位 ２ ６ ． １ ９ ｍ， 常 水 位 为 ３ ． １ ｍ。根据航 道要求 ， 该桥跨径布置为 １ ３ １ ｍ＋ １ ９ ８ ｍ ＋ １ ３ １ ｍ， 边 中跨 比例 ０ ． ６ ６ ， 大 于一般 同类桥 梁 ０ ． ５ ５ 的比例。 桥梁采用上下行分幅布置， 每幅桥宽 １ ５ ． ５ ｍ， 单幅横断面布置 为 ： 人行道 １ ． ８ ２ ｍ ＋护 栏 ０ ． ４ ３ ｍ＋ 车行道 １ ２ ． ５ ｍ＋路 缘 带 ０ ． ２ ５ ｍ ＋护 栏 ０ ． ５ ｉ ｎ 。
高墩大跨连续刚构桥稳定性有限元分析
高墩大跨连续刚构桥稳定性有限元分析摘要:基于结构稳定性理论，以贵州肇兴四跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景，运用有限元程序MIDAS/Civil的子空间迭代法分析了双薄壁墩施工完成阶段，最大悬臂状态及成桥状态的稳定性，结果均满足要求。
关健词:连续刚构桥;双薄壁高墩;稳定性；有限元Abstract: based on the structural stability theory, the guizhou ZhaoXing SiKua prestressed concrete continuous rigid frame for engineering background, by using the finite element program MIDAS/Civil the subspace iteration method of the double thin-wall piers analysis of construction completion phase, the biggest cantilever condition and the stability of the bridge state, the results are all meet the requirements.Keywords: continuous rigid frame; Double thin-wall high pier; Stability; Finite element1．结构稳定基本理论在稳定平衡状态，根据势能驻值原理得到结构的平衡方程为:（[]+[]）{U} = {P} （1）式中，[]为结构弹性刚度矩阵；[]为结构几何刚度矩阵；{U}为结构节点位移向量; {P}为结构节点荷载向量。
经变换得特征值方程为：（[]+[]）{} = 0 （5）式中，为第i阶特征值；{} 为与对应的特征向量，即屈曲模态。
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图 ３ 钢 一 混凝 土 接 头 立 面构 造 图
接头一混凝 ±截 面 接 头一钢截 面
重 庆长江大桥复线 桥 主梁 的钢一混凝 土 接头 主要 承受 弯 矩
和剪力作用 ， 因此 ， 要求 各种 荷载 产生 的轴 力 、 弯矩 、 力 和扭矩 ３ ２ 有 限元 分析 结 果 剪 ． 的传递顺 畅可靠 ， 在荷 载作用 下有 一定 的承 载安 全储备 ， 刚度 过 １ 顶板 Ｐ Ｌ剪力键分 析结果 。在使用 极限状 态 正弯矩 作用 ） Ｂ
关键词 ： 钢一 混凝土接头 ， 三维有限元模型 ， Ｂ Ｐ Ｌ剪 力键
中图分类号 ： ４ ８ ２ Ｕ ４ ．３
文献标识码 ： Ａ
１ 重庆 长 江大 桥 复线桥 概 况
一
钢筋 和 Ｐ Ｌ剪 力键 来 完成 。为使 接 头不 会 出现 裂缝 ， 接 头部 Ｂ 在
考虑足够的压力储备 ， 增加局部预应力束 。 重 庆大桥复线桥是 比邻 旧桥 的新 建桥梁 工程 ， 是重 庆主城 区 位 ， ３ Ｐ Ｌ剪力键 。Ｐ Ｌ剪力键是 由带孔 的钢板 组成 ， ）Ｂ Ｂ 在钢 板孔 座非 常重要的特大桥梁 ， 主跨达 ３０ｍ， ３ 刷新 了连续刚构桥跨 径 中可 以横穿 钢筋 ， 其作用机理 主要有三个方 面 ， 图 ４所示 。 如 的世界 纪录。大桥体 系采 用 长联大跨 径 钢混 组合 式 钢构一连 续
图 ２ 填 充混凝土后承压板方式
混凝 土区段Leabharlann ． ２５ Ｏ ２ Ｏ ×
钢 箱梁区段
１— Ｌ Ｈ —
混凝土连 钢 箱梁工 接现浇段 地连接段
图４ Ｂ Ｐ Ｌ剪力键作用机理 图 ５ 钢—混凝土接头计算模型（ 半桥模型 ）
钢混凝 土接头的主要内力包 括轴力 、 剪力 、 弯矩 ， 钢一混凝 土
接头正常使用极 限状态 正弯矩及对应 内力如表 １ 所示 。
表 １ 钢 一 混 凝 土接 头 正 常使 用 极 限 状 态 正 弯 矩 及 对 应 内力
位置 刚构混凝土截面 轴 力／ Ｎ ｋ 一 ７ ８ ｌＯ５ ２ 一 ５ ３ ｌ １１７ 一 ５ ０ １６３ ９ 纵向剪力／ Ｎ ｋ ８４ ２ ０ ６２ ｌ ５ ６ １９ ６ 弯矩／ Ｎ・ｎ ｋ ｉ ９ ３ １ ６ ４ ８ ２ ０ ９ ３ ５ ５ ９１ １
组合桥梁 ， 立面 图见 图 １ 。
１ ８００ ４ ３ ０ ｘ ３ ０ｏ ｏ ３ ｏ
３ 有 限 元分析
３ １ 有 限元模 型 ．
混 凝土
箱梁
一
圭窒 支座
钢箱梁
１ 建模原则和要求 。为达 到研究 目的， ） 实桥有 限元分析 可根
据圣维南原理 ， 在实 桥上 截取 足够长 的一 段立 体作为 分析 对象 ， 接头各构件均采用 三维实体单元 ， 这样 也可 以反映应 力各方 向的
当作强度 的安全余 量来看待 。内力 的传递 主要 由承 压板、 预应力
收 稿 日期 ：０ １１ －７ ２ １ －２２ 作者简介 ： 瑞强 （９ ６ ， ， 廉 １８ 一）男 在读硕 士
分布状况 。
图 １ 复线桥 立面图（ 单位 Ｉ ｎ ） ｌ １ ｎ
２ 钢 一 混凝 土接 头 结构
１ 钢一混凝 土接头 构造 。重 庆 长江 大桥 复线 桥 主跨 钢一 混 ）
２ 三维模型参 数 。模 型采 用 Ａ Ｓ Ｓ软件 计 算 ， ） ＮＹ 单元 材料 属
混凝 土的弹性模 量为 ３ ６ １ Ｐ ， 松 比为 ０ １ ； ．Ｅ０ ａ泊 ． ７ 钢板 的 弹性 凝土接头采 用了填 充混凝 土 后板 式 的方 式 （ 图 ２ 。钢一混凝 性 ： 见 ） 模量 为 ２ １ ｌ Ｐ ， ． Ｅ ｌ ａ 自松 比为 ０ ３ 预 应 力 钢 筋 的 弹 性 模 量 为 ．； 土接头 构造图见图 ３ 。 １９ ｌＰ 。分 析时 ， ．Ｅ １ ａ 结合段 的计算模 型总 长 １ 模 型 中混凝 土 ７ｍ， 箱梁部分长 １． 钢箱梁 部分长 ３ ５ｍ， ３ ５ｍ， ． 二者结 合部分 １５ ｍ。 ． 由于桥体结构关 于桥 轴线对 称 ， 了减少计 算 量 ， 半桥 模 型进 为 取 行计算 ， 在桥轴线上施加对称约束 。计算模型见 图 ５ 。
面与混凝土之 间的粘 结摩 阻三 种途 径来 进行 。钢 壁 面与混凝 土 腹板 Ｐ Ｌ剪力键 承受 的顺 桥 向剪力 比较均 匀 ， 大剪 应 力约 为 Ｂ 较 之间粘结摩 阻由于有 较大 的不 定 因素而 难于 掌握 ， 因此 ， 只把 它 ８５ＭＰ ， ． ａ 较小剪应力约 一ｌ ． ａ ２ ５ＭＰ 。
渡 良好 。
下， 顶板 Ｐ Ｌ剪 力键 的压应力约为 一１ ａ 底板 Ｐ Ｌ剪力键 的 Ｂ ７ＭＰ ， Ｂ ２ 钢一混凝土 接 头 结 构 计 算 。重 庆 长 江 大 桥 复 线 桥 主跨 拉应力约 为 １ ａ ） ２ＭＰ 。其较大值都 出现在外层 Ｐ Ｌ剪 力键 上。 Ｂ 钢一混凝 土接头内力传递主要通 过承压 板 、 Ｂ Ｐ Ｌ剪 力键 以及钢 壁 ２ 腹板 Ｐ Ｌ剪力键分析结果 。使用极 限状态 正弯矩作用 下 ， ） Ｂ
第３ ８卷 第 ９期 ２０１２ 年 ３ 月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｔ Ｃ ＵＲＥ ＨＩ Ｅ Ｔ
山 西 建 筑
Ｖｏ ． ． １ ３８ Ｎｏ ９
Ｍａ ． ２ １ ｒ ０２
・１ ７ ・ ８
文章编 号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ０ — １７ ０ １０ — ８ ５ ２ １ ）９ ０ ８ — ２
特大跨连 续刚构桥钢 混接头 有限元分析
廉 瑞 强
（ 重庆大学 ， 重庆 ４０４ ） ０ ０ ５
摘
要： 以重庆长江大桥复线桥为 工程实例 ， 用有 限元软件 Ａ Ｓ Ｓ 立钢一 混凝土接头的局部三维 有限元模 型 ， 接头各部件 利 ＮＹ 建 对
的应力分布情况进行 了分 析 ， 进而进 行接头部位 的受力机理研究 ， 以优化接头受力性能 ， 达到最佳受力效果。