摘要：超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)构件通常设计为无腹筋梁等薄壁形式,以适应结构装配化的需求。为提高UHPC无腹筋梁的抗剪承载力并简化施工,提出外嵌钢板UHPC无腹筋梁的新型结构形式。选取钢板面积、间距、倾斜角度、单侧或双侧布置为试验参数,完成7片UHPC梁的抗剪性能试验,获得各试验梁的裂缝分布、破坏模式、抗剪承载力及剪切延性等结果。基于桁架-拱理论,提出外嵌钢板UHPC无腹筋梁的抗剪计算模型,推导了相应的计算公式。结果表明:外嵌钢板能够有效提升UHPC无腹筋梁的抗剪强度,斜裂缝均能越过钢板,钢板能起到和箍筋类似的作用;将箍筋分项抗剪贡献换算为等量钢板的外嵌钢板梁承载力略低于有腹筋梁,在同等用钢量下,钢板单、双侧布置对承载力影响不大;斜向钢板试件裂缝发展更为充分,双面外嵌钢板梁表现出较好的剪切延性;按桁架-拱理论的计算值与试验值之比为1.02,吻合较好。外嵌斜钢板梁表现出良好的结构性能,具有较好的研究潜力和应用前景。

摘要：提出了一种特大跨径钢-UHPC组合桁式拱桥新体系。新体系拱桥用UHPC箱型拱肋承受巨大的轴力,采用钢腹杆钢横联规避开裂的风险;相比传统混凝土拱桥,新体系拱桥自重大幅度降低;相比钢拱桥,其不存在厚板焊接困难的问题;采用斜拉扣挂分多次悬臂合龙施工法,扣索只需承受单次合龙的主拱自重并多次循环利用,施工临时措施费用大大降低,因而具有良好的经济性。通过对跨径800m的钢-UHPC组合桁式拱桥的试设计,结果表明:主拱分3次合龙时,斜拉扣挂只需承担36%的主拱自重,拱肋最大压应力为64.9 MPa,无拉应力,各施工阶段的稳定性、应力、刚度等均满足要求。平均每平米桥面主拱圈材料用量指标为:钢材380kg,UHPC 0.61m3,自重2.03t。对比研究表明新型钢-UHPC组合桁式拱桥具有显著的技术经济优势,可适用于500~1 000m级跨径的拱桥。

摘要：疲劳性能是钢桥面板设计的主要关注点,为研究轻型组合桥面板的疲劳性能,以广东虎门大桥为背景,建立局部有限元模型,利用热点应力法,对不同厚度超高性能混凝土(UHPC)层情形下,钢桥面典型易疲劳开裂细节,进行应力幅计算。然后,对采用45mm厚UHPC层的轻型组合桥面板进行UHPC层及栓钉应力(剪力)分析,并依据前人和二次疲劳足尺模型试验对UHPC层的抗弯拉疲劳性能进行评价。研究结果表明:轻型组合桥面板中UHPC层对于钢面板与纵肋连接细节,应力幅改善作用很大,而对其余细节,其改善程度相对较小;采用45mm厚UHPC层时,前者应力降幅高达51%~82%,后者降幅为21%~28%;面板与纵肋连接细节、纵肋对接细节及横隔板弧形切口细节的疲劳开裂风险可完全消除;UHPC层峰值拉应力为11.91MPa,两次疲劳试验表明其抗弯拉疲劳性能远超虎门大桥的要求。

摘要：以洞庭湖二桥闭口肋轻型组合桥面板为对象,研究了焊接疲劳开裂细节,并引入热点应力法计算得到其应力幅值。对比分析后发现,与横梁相关的疲劳细节仍然有较高的应力幅值。针对国内外规范中典型横梁闭口肋开孔形式以及不同横梁厚度,开展有限元分析,从而进一步优化各疲劳细节的受力状态。数值分析结果表明:与传统钢桥面板相比,闭口肋轻型组合桥面板能大大降低各典型疲劳细节的应力幅值,降幅可达23.2%~86.1%;Eourcode3规范推荐的铁路桥梁孔型较优;横梁厚度的变化能大大改善横梁处相关疲劳细节的应力水平。足尺模型疲劳试验表明,洞庭湖二桥横梁圆弧过渡处疲劳细节强度满足设计要求;通过对STC层与钢顶板之间三种不同黏结方式的分析表明,界面黏结性的增强能改善轻型组合结构的受力性能。

摘要：针对国外常用的无缝桥梁中存在一个路与桥之间接缝处理的难题,提出一种新型的半整体式全无缝桥梁体系的设计新构思,即不仅取消全部的桥面伸缩缝,而且还取消了桥与路之间的接缝构造。新型半整体式全无缝桥梁体系中,主梁、搭板和接线路面三者相互连接和制约,梁体发生收缩变形时,通过搭板拉伸加筋接线路面板,相应地,梁体也受到了加筋接线路面的阻滞拉力作用;而温度上升时则反之。对这一新的结构体系进行深入系统的理论和构造研究,将桥和路作为整体进行受力分析和结构设计,推导了加筋接线路面在自身温度变化、干缩和梁体收缩共同作用下吸纳变形的计算公式,并由试验确定加筋接线路面板的裂缝宽度和裂缝间距的计算公式。通过实桥设计施工及后续多年运营监测,已证明这种新型全无缝桥梁是安全可行的,实测应变和变形也均在计算范围之内。

摘要：加劲板的局部稳定是正交异性扁平钢箱梁结构设计中的一个关键问题,我国桥梁设计规范没有这方面的规定。为了解决正交异性扁平钢箱梁结构中闭口加劲板的稳定极限承载力计算问题,以适应我国目前钢桥应用日益广泛的需要,在总结中外学者研究成果和国内外设计规范的基础上,提出一种计算闭口加劲板稳定承载力的计算理论,该理论计入材料非线性、几何非线性、初始几何缺陷、焊接残余应力等4种不利影响,并对加劲板结构的初始几何缺陷大小的取值以及残余应力分布模式进行讨论。为了验证理论的正确性、把握闭口加劲板结构的屈曲特性,设计3种不同结构布置的6块闭口加劲板结构进行稳定承载力模型试验,得到加劲板的破坏形态、极限荷载大小以及荷载-位移关系曲线。试验结果与理论分析结果吻合较好,这表明该理论可用于对闭口加劲板的极限承载力计算。

摘要：为解决传统正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装层破损难题,研究团队于2010年研发成功钢-UHPC轻型组合桥面体系,并在中国的钢桥上获得了规模化的应用。鉴于UHPC层大幅度提高了钢面板的局部刚度,为简化施工和降低造价,可对传统正交异性钢桥面进一步优化。为此,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面结构,首次应用在某大跨度拱桥主梁结构中,以实桥为背景展开了桥面方案比选和有限元计算。在此基础上,进行了型钢组合桥面关键部位负弯矩条带静力试验,对UHPC裂缝进行观测和宽度验算;对型钢组合桥面抗疲劳性能做了计算与分析,并针对桥面纵横肋重要连接焊缝开展了负弯矩条带疲劳试验。研究结果表明:负弯矩区UHPC表现出优良的受弯拉韧性,抗拉强度是实桥应力的1.4倍;型钢组合桥面通过新型的纵横肋连接构造,将所有连接焊缝均置于低应力区,将非焊接型钢母材置于高应力区,以达到提高桥面抗疲劳能力目的,型钢组合桥面包含10个钢结构疲劳细节,所有疲劳细节计算应力幅均在常幅疲劳极限以下;型钢组合桥面纵横肋新型连接焊缝在设计疲劳应力幅下等效加载4840万次才发生疲劳破坏,疲劳强度满足实桥应用需求。综上表明,型钢组合桥面具有优良的静力与疲劳性能,加工制造简便,建设成本低,是一种具有竞争力的新型桥面方案。

摘要：为了充分吸纳全无缝桥梁主梁温度变形,降低工程造价,提出连续配筋接线路面合理长度计算方法,分析了温降下接线路面板受力变形机理,推导了考虑地梁锚固影响的接线路面应力、位移解析式,并提出接线路面长度及配筋设计方法;采用计算机编程实现了路面长度的优化计算。结果表明：解析法计算结果与有限元ANSYS仿真分析结果相近,路面板纵向钢筋最大应力相对误差为3.4%~5.7%;路面板最大裂缝宽度相对误差为4.7%~10.5%;实桥监测结果验证了接线路面长度及配筋设计满足现行规范要求。

摘要：为解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出钢-STC轻型组合桥面结构方案。此结构方案应用于含有钢箱梁栓接的旧桥桥面维修时,螺栓连接区域由于存在拼接钢板,导致局部接头区域STC层厚度骤减,刚度下降,受力变形趋于不利,易出现早期开裂现象,需进行局部优化设计。针对这一问题,就接头区域局部提出2项强化构造措施(①局部加密剪力钉、②部分纵向钢筋与拼接钢板局部焊接),并进行足尺条带模型试验。以礐石大桥螺栓连接区域为例,对拟同时采取上述2项措施的情况进行验算。研究结果表明:2项措施均在不同程度上阻滞了STC层顶面接头区域内微裂纹宽度的发展,延缓了开裂,尤其当采取第2项措施或同时采取2项措施时,STC层顶面接头区域晚于一般区域开裂,即接头区域不再是设计计算中需要控制的不利区域;STC层顶面可能出现的最大拉应力为11.5 MPa,小于试验开裂荷载对应的名义开裂应力17.7 MPa,满足设计要求,即钢-STC轻型组合桥面结构方案应用于礐石大桥桥面维修可行。

摘要：采用有限元法和优化技术相结合的方法同时解决钢桥面板的局部受力问题与局部稳定问题,其中钢桥面板的结构分析采用等效格子梁法,编制了分析程序;钢桥面板的局部稳定计算采用日本规范.以计入结构材料重量和焊缝体积的结构造价为目标函数,建立了考虑局部受力和稳定容许应力约束的钢桥面加劲板优化分析模型.利用ANSYS软件的优化分析功能,采用可行方向法进行优化迭代分析,并将该方法应用到某钢箱梁的优化分析中.优化结果表明:适当增加横隔板间距、加大顶板和U肋厚度能更有效地满足结构受力和局部稳定要求.优化结果可作为钢箱梁设计的参考.