摘要：针对加劲钢桁梁桥——渭河大桥设计参数优化问题,基于正交试验法,选取加劲范围、加劲弦杆高跨比和平行弦杆桁架桁高这3个加劲钢桁梁桥的关键设计参数,建立18个平面桁架有限元模型,以主桁中跨跨中挠度、主桁中跨跨中关键区段杆件效率系数均值、主桁桥墩支点关键区段杆件效率系数均值为指标建立综合优化目标函数,最终获取渭河大桥的最优设计参数组合。研究发现,加劲钢桁梁桥的关键设计参数敏感性排序为:加劲范围>平行弦杆桁架桁高>加劲弦杆高跨比。渭河大桥优化后的加劲形式保持不变,其最优设计参数组合为:加劲范围为17节间、加劲弦杆高跨比为0.127、平行弦杆桁架桁高为14 m。渭河大桥优化设计方案与原方案相比,活载作用下的主桁中跨跨中挠度降低了17.6%,铁路主力组合作用下中跨跨中关键区段杆件效率系数均值降低了7.1%,铁路主力组合作用下桥墩支点关键区段杆件效率系数降低了11.3%,主跨用钢量降低了2.14%。本研究基于正交试验提出的加劲钢桁梁桥设计参数优化方法,可为加劲钢桁梁桥优化设计提供理论依据。

摘要：为研究悬索桥索夹在施工及运营阶段中螺杆紧固力损失规律与预测模型,以广西龙门大桥主缆索夹为研究对象,基于室内试验,采用时间硬化理论对悬索桥主缆轴向蠕变以及考虑主缆镀锌层蠕变的索夹螺杆蠕变参数分别进行非线性回归拟合,并通过建立的索夹局部有限元模型对拟合参数进行验证。研究了螺杆应力随时间的损失规律;建立了全桥有限元模型,对运营阶段各类型和位置的索夹螺杆进行紧固力损失的有限元模拟预测。研究结果表明:对于材料蠕变,有限元计算值比公式值小6%,螺杆张拉后10000 h有限元计算误差在10%以内;在索夹螺杆初次张拉完成后的40 d内应对其进行检测与补张,在施工阶段二次补张完成后的2年3个月内应再次对索夹螺杆紧固力进行检测与补张。研究结论可为悬索桥索夹螺杆紧固力检测与养护提供技术支持。

摘要：相比圆形钢管桁架,矩形钢管桁架在施工方面具有一定的技术经济优势,并已广泛应用于桥梁工程中,鉴于断裂力学法评估该类结构疲劳性能的需要,该文探讨矩形钢管K型节点在支管拉压平衡荷载作用下的应力强度因子计算方法。提出带表面裂纹矩形钢管K型节点有限元建模方法,并与试验进行验证;通过参数分析,研究节点和裂纹几何参数对节点几何修正系数Y的影响;多元回归分析拟合得到矩形钢管K型节点应力强度因子计算公式及其修正后的设计计算公式,并通过算例分析给出基于断裂力学的钢管节点剩余疲劳寿命评估方法。结果表明:有限元结果与试验结果比值均值为1.012,变异系数为0.034,两者最大差值仅为5.5%,表明有限元计算结果可靠;节点几何参数2γ、τ与Y呈正相关,θ与Y呈负相关,其原因主要在于节点相贯线处刚度和受拉荷载变化,改变了裂纹尖端应力场,从而影响了裂纹扩展速率,裂纹几何参数c/a与Y呈正相关,但影响不明显,a/t0与Y呈负相关;提出的应力强度因子计算公式与有限元计算结果吻合良好,且修正后用于设计的计算公式具有95%的可靠度;圆形钢管节点应力强度因子高于矩形钢管节点,平均提高24.9%,说明在相同荷载工况下,圆形钢管节点裂纹扩展速率更快,算例分析也进一步验证该结论,圆形钢管节点剩余疲劳寿命为2.1×105次,低于矩形钢管节点的剩余疲劳寿命2.3×105次。

摘要：为了得到下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法,建立了恒载作用模式和合理拱轴线微分方程,得到合理拱轴线的解析解;在解析解的基础上,定义了主拱恒载占比系数,得到了基于矢跨比和主拱恒载占比系数的合理拱轴线快速求解计算方法;采用拱桥设计规范、工程案例与相关研究成果,验证了本文方法的可靠性。研究结果表明:下承式拱桥的恒载作用模式可等效为连续均布恒载+主拱恒载的形式,合理拱轴线为悬链线,相应的拱轴系数由矢跨比和主拱恒载占比系数共同决定;拟合出的不同矢跨比下的拱轴系数与主拱恒载占比系数的函数关系式为线性相关关系,决定系数大于0.99,说明拟合公式准确;工程中下承式拱桥矢跨比范围为1/3~1/8,相应的拱轴系数范围为1.000~1.792,常见的矢跨比范围为1/4~1/5,相应的拱轴系数范围为1.000~1.465,与工程案例中拱轴系数统计结果的吻合度较高,说明计算结果可靠;工程中常见主拱恒载占比系数范围为0.1~0.5,对应的拱轴系数范围为1.102~1.364,与拱桥设计规范中的取值范围接近,证明了规范取值的合理性;当主拱恒载占比系数小于0.5且矢跨比小于1/7,或主拱恒载占比系数小于0.1时,拱轴系数接近于1.000,即合理拱轴线可采用二次抛物线;利用查表法或简化公式法,可以快速求得合理拱轴线方程;与已有研究成果相比较,主拱截面弯矩、偏心距和偏心距平方和的偏差均在5%以内,证明了本文计算方法的正确性。

摘要：为研究组合梁桥温度梯度作用取值的地域差异性,搜集了全国839个气象站的长期历史气象数据,建立了全国91个辐射气象站(有太阳辐射历史数据)太阳辐射预测的Bahel模型,补充了748个常规气象站(无太阳辐射历史数据)各23年的太阳日辐射总量数据。在这些气象数据的基础上,提出了温度作用代表值等值线地图的“逐层绘制法”,该方法首先采用有限元温度场长期计算和气象相关性经验公式分别得到91个辐射气象站和748个常规气象站的温度作用样本数据,随后基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型求得各气象站的温度作用代表值,最后,采用空间插值方法绘制各温度作用代表值的等值线地图。采用上述方法,绘制了组合梁桥温度梯度升温模式1、升温模式2和降温模式中各温差代表值的等值线地图。研究结果表明:Bahel模型在中国范围内具有很好的适用性,可用于太阳辐射数据的准确预测和补充;中国组合梁桥各温差存在显著的地域差异性,最大可达到27.89℃,若在一个较大的区域内选取一恒定温差作用取值会明显低估了这种地域差异性;“逐层绘制法”概念清晰,操作方便,是进行温度作用等值线地图绘制的有效方法;所绘制的50年回归期温差代表值等值线地图,可用于全国范围内组合梁桥温度梯度作用的准确取值,所提供的温差数据具有概率统计意义,较现行规范更能满足极限状态设计法的基本要求,对于中国组合梁桥的精细化设计和规范体系的补充具有重要价值。

摘要：安全系数具有含义明确、便于工程技术人员理解和工程应用等优点。为了方便读者理解和阐释具体的问题,对桥梁结构安全系数取值原则和设计规范中存在的问题进行分析与讨论。首先,从影响结构安全的诸多不确定因素入手,定义了基准安全系数和调整系数;其次,从材料、构件、连接和结构,主要承重结构和桥道结构,上部结构和下部结构,结构约束体系,永久性构件和非永久性构件,施工阶段和运营阶段,结构分析手段,以及荷载取值等角度讨论了安全系数的调整原则;最后,在既定原则的基础上,从结构抗力、荷载作用、破坏模式和分析手段的角度,主要对比分析了桥梁设计规范中的安全系数,讨论了规范中安全系数取值的合理性,并提出了安全系数取值方面存在的问题和建议。

摘要：钢管混凝土桁式结构广泛应用于桥梁工程中。为探明钢管混凝土节点的破坏机理,得到其承载力计算方法,系统汇总了国内外报道的圆形和矩形钢管混凝土节点试验数据,并根据节点形状和支管受力形式,分为139个受压节点、16个受拉节点和38个K型节点,分析主管内填混凝土对节点构造、破坏模式和承载力的改善,提出钢管混凝土节点设计流程和承载力计算方法。研究结果表明:在满足节点构造和焊接要求前提下,主管表面钢板层状撕裂破坏、焊缝破坏和受拉支管背面主管顶板局部屈曲破坏可以有效避免。对于受压节点,空钢管节点可能发生主管侧壁屈曲或表面屈服线破坏,而主管内填混凝土后,其破坏模式变为横向局部承压破坏,承载力平均提高8.3倍,不需要进行受压节点验算;对于受拉节点,管内混凝土能提高节点受拉刚度,破坏模式趋于主管表面冲剪破坏;对于K型节点,承载力以受拉支管控制,主要发生主管表面冲剪破坏,其强度与支管有效宽度破坏相当,即实现节点和钢管杆件等强设计,此外,考虑主管混凝土抗剪贡献后,主管抗剪承载力提高1.1~1.3倍;提出了钢管混凝土节点设计流程,并给出其节点承载力计算方法,圆形和矩形钢管混凝土节点均以受拉支管控制,需进行主管表面冲剪破坏和支管有效宽度破坏验算,同时,矩形钢管混凝土节点还需进行主管间隙处剪切破坏验算。

摘要：为探究连续曲线双工字钢-混凝土组合梁桥在弯扭组合作用下的力学性能,设计了一座曲线半径为200 m,跨径布置为17.5 m+17.5 m的连续曲线组合梁桥模型,并进行了静载试验,包括两点偏心弹性加载及四点对称破坏加载。试验测试了模型桥荷载-挠度关系曲线,控制截面钢梁、桥面板及钢筋应变分布,记录了模型桥的破坏过程及特征荷载,混凝土桥面板裂缝分布及裂缝宽度。结果表明:对称荷载作用下,曲率效应使外弧侧结构受力更不利;加载截面、中支点截面钢梁翼缘屈服后,第2跨加载点外弧钢梁腹板发生剪切屈曲,截面塑性转动能力受到钢板局部屈曲的限制;中支点桥面板裂缝分布范围超过计算跨径±20%;模型桥第2跨外梁破坏后,其他结构仍能继续承载,内弧侧结构延性指标远小于外弧侧,模型桥横桥向具有冗余性;竖向荷载作用下,模型桥弹性阶段截面正应力主要由弯曲正应力和约束扭转翘曲正应力组成,此外,钢梁下翼缘存在额外的横向弯曲正应力;最后,给出了钢梁下翼缘横向弯矩简化计算方法,并基于Vlasov薄壁结构理论,提出了双工字钢-混组合梁桥约束扭转截面特性计算方法。

摘要：为探究钢桥不同构件腐蚀速率差异原因,通过文献综述、桥例分析和数值模拟等方法,研究了影响大气腐蚀速率的环境因素。利用构件表面温度、表面湿润时间及表面污染物沉积量表征钢桥微环境,明确了微环境是决定钢桥大气腐蚀速率的关键因素,灰尘、雨、露等通过影响钢桥微环境间接影响大气腐蚀速率;对比了桥位环境和钢桥微环境的监测方法及监测结果,发现了桥位环境与构件微环境的差异、构件之间微环境的差异,厘清了桥位处建筑物与地形、污染源、结构特征、构件劣化对微环境的影响机制,明晰了微环境在钢桥全生命周期的演化特征,即微环境在设计中赋予、施工中造就、运营中恶化、养护中优化;设计阶段确保构件可检、可达、可养,并采用疏通构造、阻隔构造、除湿装置,施工阶段减少板件制造的初始缺陷、避免构件之间的拼接误差,均可改善微环境,减缓腐蚀速率,延长构件的服役寿命,为结构注入长寿基因。

摘要：为揭示组合梁斜拉桥在悬拼施工时,索梁锚固区斜向裂缝的开裂机理,从实际受力状态出发,分析了该区域桥面板剪应力和正应力的分布特点,并结合应力莫尔圆理论给出了裂缝成因及其形态特征;基于相关规范及桁架模型,提出了斜向配筋和L形配筋设计的抗裂措施;通过台州湾跨海大桥实例分析,验证了锚固区桥面板的应力分布特点与配筋方法的有效性。研究结果表明:悬拼施工时,锚固区桥面板的面内剪应力主要由拉索索力的竖向分力和水平分力提供,纵、横桥向正应力主要由吊重荷载引起的斜拉桥整体弯矩、拉索索力增加引起的局部负弯矩和局部承压提供;纵桥向正应力的增加是引起索梁锚固区主拉应力变大的主要原因,当主拉应力大于混凝土抗拉强度时,桥面板存在较大的斜向开裂风险;考虑到局部承压的作用,裂缝一般首先出现在索梁锚固点附近的桥面板顶部;当逐渐远离锚固区时,局部负弯矩及局部承压影响减小,桥面板顶板正应力减小,主拉应力减小,裂缝的发展方向与纵桥向夹角逐渐减小,同时,桥面板底板正应力由压应力变成拉应力,主拉应力增大,裂缝产生贯通的可能性增大;基于混凝土板斜向开裂的桁架模型,对索梁锚固区配置L形抗裂钢筋,顶板最大主拉应力降低了1.26 MPa,其中,纵桥向正应力最大可减小0.91 MPa,面内剪应力可减小0.50 MPa,即配置抗裂钢筋能够达到一定的抗弯和抗剪的效果。