桁腹式组合连续梁对拼式节点受力性能研究_孙宇佳.pdf
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1、:桁腹式组合连续梁对拼式节点受力性能研究收稿日期:基金项目:中国铁建股份有限公司科技研发项目:银西线渭河特大桥钢腹杆组合箱梁关键技术研究()作者简介:孙宇佳(),男,硕士,工程师,从事钢与组合结构桥梁设计与研究工作孙宇佳(中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西 西安)摘 要:桁腹杆组合连续梁主要采用桁式腹杆代替混凝土箱梁桥的腹板受力,顶底板则采用预应力混凝土板,其中桁式腹杆是结构传力的关键构件。对桁腹式组合梁的节点形式进行了介绍,针对对拼式节点采用理论计算、有限元模拟及缩尺比模型试验等方法研究了节点的受力性能。研究结果表明,对拼式节点可以很好地适用于桁腹式组合连续梁,传力路径明确,在设计荷载作用
2、下,节点各部件均处于弹性受力状态,节点初始屈服时的荷载为设计荷载的 倍,对拼式节点具有较强的承载能力,可用于桁腹式组合连续梁的设计。关键词:桁腹式组合连续梁;对拼式节点;有限元分析;缩尺比模型试验中图分类号:文献标识码:文章编号:()桁腹式组合梁是近年来发展起来的一种新型结构,与传统混凝土箱形截面相比,采用桁式腹杆代替传统箱梁的混凝土腹板,形成预应力混凝土顶板和底板联合桁式腹杆受力的结构。结构的顶底板与传统箱形截面类似,配置预应力钢束,并通过节点与钢腹杆连接成为整体受力,有效降低了箱梁自重,提高了主梁的跨越能力,解决了混凝土腹板裂缝问题,并且具有很好的景观效果。由于钢结构部分可以采用预制拼装,
3、不用像传统的混凝土结构需要立模浇筑,大大提升了施工效率,缩短了建设周期。桁腹式组合连续梁设计 结构设计银西铁路咸阳渭河特大桥由于设计边界条件复杂,景观要求较高,拟设计采用 桁腹式组合梁桥,梁高设计采用。桥梁为有砟高速铁路桥梁,梁宽,二期恒载 ,活载为双线 荷载。如图 所示为桁腹式组合梁桥采用的截面形式,其中底板均为预应力混凝土结构,腹杆为钢桁结构。由桁腹式组合梁的结构特点可知,钢腹杆与混凝土顶底板的连接节点是结构传力的关键受力构件,由于铁路桥梁受力较大,桥梁采用了对拼式节点。如图 所示为对拼式节点的示意图。1 220预应力混凝土顶板钢腹杆预应力混凝土底板720钢腹杆600图 1桁腹式组合梁桥截
4、面图单位:mm 结构计算考虑桁腹式组合梁的受力特点,建立了全桥的有限元分析模型。采用梁格模拟顶底板,钢桁腹杆则采用梁图 2对拼式节点示意图单元,预应力钢束根据横向位置分别计入相临的纵向主梁中,通过有限元模型主要分析节点用于稳定结构设计:结构的空间传力规律;结构顶板的剪力滞效应;结构桥面板的横向效应;结构腹杆与混凝土腹板交界处的受力情况;预应力对结构的效应。如图 所示为全桥的有限元模型。图 3全桥有限元模型 分析结果全桥的有限元分析结果表明,中支点边跨侧腹杆内力最大,恒荷载作用下的腹杆轴力最大,为 ,主力作用下为 ,均为拉杆;中跨跨中处恒荷载作用下的腹杆轴力最小,为,主力作用下中跨跨中腹杆轴力
5、,均为压杆。受力最大腹杆设计采用的板厚为 ,计算得到腹杆的最大应力为 。因此本文为了研究对拼式节点的受力性能,针对采用的对拼式节点设计了 的缩写尺比模型,并在试验开展之前对试验模型进行了有限元分析。试验模型有限元分析试验主要针对钢桁腹杆组合节点开展,选取组合节 第 卷 第 期 年 月 山西建筑 点周围影响受力节段,腹杆与试验平台铰接连接,通过对混凝土弦杆施加水平推力,使得组合节点的腹杆分别为拉杆和压杆,模拟组合节点的真实受力。本文所开展试验采用了 缩尺比。试验试件有限元模型的建立通过有限元软件分析节点的受力性能,由于对拼式节点主要由钢腹杆、节点板、剪力键、混凝土弦杆及弦杆中的普通钢筋等部件构成
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