钢混组合钢板梁桥混凝土开裂影响因素及裂缝控制措施
发布时间：2021-10-12 12:49
钢混组合钢板梁桥负弯矩区混凝土顶板开裂问题一直以来都是困扰该类梁桥推广应用的一个难题。针对该问题,本文采用理论分析与ANSYS有限元模拟相结合的研究方法,以典型现浇钢混组合钢板梁桥为研究对象,针对梁桥结构几何参数对负弯矩区混凝土顶板开裂的影响进行系统分析,通过分析可知主梁跨径、主梁间距、桥宽变化、钢梁高度对混凝土顶板受力影响较大,混凝土厚度、横梁间距、抗剪连接件间距对混凝土顶板受力有一定影响,钢梁上下翼缘厚度及宽度和钢梁腹板厚度对混凝土顶板受力影响较小,在设计时应关注主要影响因素对混凝土顶板开裂的影响;提出了基于性价比的组合梁桥参数优化实用方法,给出了性价比计算公式,可为结构的参数优化提供一种新的思路和参考方法;提出了无预应力现浇钢混组合钢板梁桥混凝土顶板的裂缝控制三级标准,并针对30、35、40、45 m标准跨径的钢混组合钢板梁桥不同裂缝控制标准提出了综合控制措施,为该类梁桥负弯矩区混凝土的裂缝控制提供技术支持。
【文章来源】：南京工业大学学报(自然科学版). 2020,42(03)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
钢混组合钢板梁桥标准布置图(mm)
图1 钢混组合钢板梁桥标准布置图(mm)为了方便分析,本文将主梁跨径、主梁间距、横梁间距、桥宽、变宽归为整体结构参数,将混凝土顶板厚度、抗剪连接件间距、钢梁尺寸(钢梁高度、钢梁上翼缘宽度及厚度、钢梁下翼缘宽度及厚度、钢梁腹板厚度)归为细部构造参数。
根据表1和2可得混凝土顶板拉应力增量随细部构造参数增量的变化曲线,如图4所示。由表1、2和图4可看出:①钢梁上、下翼缘宽度和厚度以及腹板厚度对混凝土顶板拉应力影响均较小,影响幅度在10%以内,在设计时根据强度、刚度和稳定性要求确定各参数的取值即可,可不考虑其对混凝土顶板开裂的影响。②钢梁高度的变化对混凝土顶板拉应力影响较大,随着钢梁高度的增大,混凝土顶板拉应力逐渐减小,当钢梁高度增量从2.6%增大到15.8%时,混凝土顶板拉应力增量从-2.5%降低到-13.1%。③混凝土厚度对混凝土顶板拉应力影响较大,随着厚度的不断增大,混凝土顶板拉应力逐渐降低,混凝土厚度增量从10.5%增大到63.2%时,混凝土顶板拉应力增量从-4.1%降低到-17.8%。④剪力钉间距对混凝土顶板拉应力影响亦较大。随着剪力钉间距的增大,混凝土顶板拉应力随之增大,剪力钉间距增量从15.4%增大到92.3%时,混凝土顶板拉应力增量从2%增大到21.6%。通过上述分析,可知主梁跨径、主梁间距、桥宽、钢梁高度对负弯矩区混凝土顶板拉应力影响较大;混凝土厚度、横梁间距、抗剪连接件间距对负弯矩区混凝土顶板拉应力有一定影响;钢梁上、下翼缘宽度及厚度,钢梁腹板厚度对负弯矩区混凝土顶板拉应力影响较小。在设计时,应关注上述主要影响因素对混凝土顶板开裂的影响,桥宽尽量保持等宽;主梁个数应综合考虑施工的便利、主梁受力及混凝土顶板受力进行选择;主梁跨径尽量选择小跨径;钢梁高度在满足净空要求的前提下数值越小对控制负弯矩区混凝土顶板拉应力越有利;混凝土厚度数值取大对控制开裂有利,但会增加桥梁质量,需综合考虑;横梁间距和抗剪连接件间距数值取小可减小负弯矩区混凝土顶板拉应力,但会增大造价,两者需进行协调。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中等跨径混凝土桥梁施工方法比选的指标体系研究[J]. 魏明,卓为顶,贺志启,张建东,刘钊. 现代交通技术. 2017(04)
[2]现浇超高性能混凝土在桥梁工程中的应用[J]. 丁沙,张国志,游新鹏,陈飞翔,叶志坤. 施工技术. 2016(17)
[3]韩国超高性能混凝土桥梁研究与应用[J]. 黄卿维,沈秀将,陈宝春,傅元方. 中外公路. 2016(02)
[4]C100超高性能混凝土的特性研究[J]. 毛山红,邬锦斌,余斌,谢欢愉,李利. 混凝土. 2015(07)
[5]超高性能混凝土研究综述[J]. 陈宝春,季韬,黄卿维,吴怀中,丁庆军,詹颖雯. 建筑科学与工程学报. 2014(03)
[6]钢-混凝土连续组合梁桥裂缝问题的研究综述[J]. 郭磊,孙东超. 城市道桥与防洪. 2007(07)
[7]预应力钢-混凝土组合结构在我国的研究与应用现状[J]. 刘文会,刘寒冰,张云龙. 吉林建筑工程学院学报. 2004(04)
[8]我国公路简支钢板梁桥合理截面的探讨[J]. 吴冲. 桥梁建设. 2004(06)
[9]钢-混凝土结合梁的发展历程与现状综述[J]. 罗宇,王荣辉. 公路交通技术. 2004(04)
[10]部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度试验研究[J]. 余志武,郭风琪. 建筑结构学报. 2004(04)
硕士论文
[1]钢—混凝土连续叠合梁桥裂缝宽度与控制技术的试验研究[D]. 张彦林.北京工业大学 2007
本文编号：3432612
【文章来源】：南京工业大学学报(自然科学版). 2020,42(03)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
钢混组合钢板梁桥标准布置图(mm)
图1 钢混组合钢板梁桥标准布置图(mm)为了方便分析,本文将主梁跨径、主梁间距、横梁间距、桥宽、变宽归为整体结构参数,将混凝土顶板厚度、抗剪连接件间距、钢梁尺寸(钢梁高度、钢梁上翼缘宽度及厚度、钢梁下翼缘宽度及厚度、钢梁腹板厚度)归为细部构造参数。
根据表1和2可得混凝土顶板拉应力增量随细部构造参数增量的变化曲线,如图4所示。由表1、2和图4可看出:①钢梁上、下翼缘宽度和厚度以及腹板厚度对混凝土顶板拉应力影响均较小,影响幅度在10%以内,在设计时根据强度、刚度和稳定性要求确定各参数的取值即可,可不考虑其对混凝土顶板开裂的影响。②钢梁高度的变化对混凝土顶板拉应力影响较大,随着钢梁高度的增大,混凝土顶板拉应力逐渐减小,当钢梁高度增量从2.6%增大到15.8%时,混凝土顶板拉应力增量从-2.5%降低到-13.1%。③混凝土厚度对混凝土顶板拉应力影响较大,随着厚度的不断增大,混凝土顶板拉应力逐渐降低,混凝土厚度增量从10.5%增大到63.2%时,混凝土顶板拉应力增量从-4.1%降低到-17.8%。④剪力钉间距对混凝土顶板拉应力影响亦较大。随着剪力钉间距的增大,混凝土顶板拉应力随之增大,剪力钉间距增量从15.4%增大到92.3%时,混凝土顶板拉应力增量从2%增大到21.6%。通过上述分析,可知主梁跨径、主梁间距、桥宽、钢梁高度对负弯矩区混凝土顶板拉应力影响较大;混凝土厚度、横梁间距、抗剪连接件间距对负弯矩区混凝土顶板拉应力有一定影响;钢梁上、下翼缘宽度及厚度,钢梁腹板厚度对负弯矩区混凝土顶板拉应力影响较小。在设计时,应关注上述主要影响因素对混凝土顶板开裂的影响,桥宽尽量保持等宽;主梁个数应综合考虑施工的便利、主梁受力及混凝土顶板受力进行选择;主梁跨径尽量选择小跨径;钢梁高度在满足净空要求的前提下数值越小对控制负弯矩区混凝土顶板拉应力越有利;混凝土厚度数值取大对控制开裂有利,但会增加桥梁质量,需综合考虑;横梁间距和抗剪连接件间距数值取小可减小负弯矩区混凝土顶板拉应力,但会增大造价,两者需进行协调。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中等跨径混凝土桥梁施工方法比选的指标体系研究[J]. 魏明,卓为顶,贺志启,张建东,刘钊. 现代交通技术. 2017(04)
[2]现浇超高性能混凝土在桥梁工程中的应用[J]. 丁沙,张国志,游新鹏,陈飞翔,叶志坤. 施工技术. 2016(17)
[3]韩国超高性能混凝土桥梁研究与应用[J]. 黄卿维,沈秀将,陈宝春,傅元方. 中外公路. 2016(02)
[4]C100超高性能混凝土的特性研究[J]. 毛山红,邬锦斌,余斌,谢欢愉,李利. 混凝土. 2015(07)
[5]超高性能混凝土研究综述[J]. 陈宝春,季韬,黄卿维,吴怀中,丁庆军,詹颖雯. 建筑科学与工程学报. 2014(03)
[6]钢-混凝土连续组合梁桥裂缝问题的研究综述[J]. 郭磊,孙东超. 城市道桥与防洪. 2007(07)
[7]预应力钢-混凝土组合结构在我国的研究与应用现状[J]. 刘文会,刘寒冰,张云龙. 吉林建筑工程学院学报. 2004(04)
[8]我国公路简支钢板梁桥合理截面的探讨[J]. 吴冲. 桥梁建设. 2004(06)
[9]钢-混凝土结合梁的发展历程与现状综述[J]. 罗宇,王荣辉. 公路交通技术. 2004(04)
[10]部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度试验研究[J]. 余志武,郭风琪. 建筑结构学报. 2004(04)
硕士论文
[1]钢—混凝土连续叠合梁桥裂缝宽度与控制技术的试验研究[D]. 张彦林.北京工业大学 2007
本文编号：3432612
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