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工字梁组合刚构桥墩梁节点传力机理与设计方法
1
作者 黄育凡 陈凌杰 +1 位作者 吴庆雄 林飞鸿 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期47-59,共13页
工字梁组合刚构桥墩梁节点受力复杂,墩梁节点传力机理与荷载分配规律尚不明确,且缺乏相应的墩梁节点计算方法.通过对比工字梁组合刚构桥墩梁节点试验结果,采用验证后的实体有限元计算模型,根据墩梁节点各部件在桥墩轴力、弯矩、剪力单... 工字梁组合刚构桥墩梁节点受力复杂,墩梁节点传力机理与荷载分配规律尚不明确,且缺乏相应的墩梁节点计算方法.通过对比工字梁组合刚构桥墩梁节点试验结果,采用验证后的实体有限元计算模型,根据墩梁节点各部件在桥墩轴力、弯矩、剪力单独作用下的受力状态,分析墩梁节点的传力机理和荷载承担占比,建立各部件的设计计算方法,并开展工字梁组合刚构桥试设计.结果表明:墩梁节点的轴力和弯矩传递机理和路径接近,剪力传递机理有所区别;纵梁与横梁各承担45%~55%荷载传递,轴压力和轴拉力作用下纵梁传力路径及荷载承担占比有所变化,直接由纵梁传递的荷载主要通过纵梁下翼缘传递,传递至横梁的荷载主要由横梁腹板栓钉承担.纵梁设计应考虑桥墩截面附加应力,横梁按照简支梁均布荷载受力模式计算,横梁腹板连接件设计按承担所有传递至横梁的荷载计算,纵梁腹板栓钉及下翼缘栓钉按照构造要求配置.试设计桥梁墩梁节点验算满足要求,有限元分析与理论计算结果相符,建立的墩梁节点设计方法可适用于工字梁组合刚构桥设计. 展开更多
关键词 组合桥梁 节点 有限元分析 传力机理 计算方法
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钢管混凝土箱形叠合超高墩设计与静力性能分析 被引量：18
2
作者 吴庆雄 佘智敏 +1 位作者 袁辉辉 黄育凡 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期84-89,共6页
为了解钢管混凝土箱形叠合超高墩的设计理念和结构静力性能,以金阳河特大桥为背景,分析该类桥墩各部分作用和受力特性,并开展静力性能研究。该类桥墩内部的钢管混凝土格构柱为主要受力结构,并作为外包钢筋混凝土施工的劲性骨架;各柱肢... 为了解钢管混凝土箱形叠合超高墩的设计理念和结构静力性能,以金阳河特大桥为背景,分析该类桥墩各部分作用和受力特性,并开展静力性能研究。该类桥墩内部的钢管混凝土格构柱为主要受力结构,并作为外包钢筋混凝土施工的劲性骨架;各柱肢钢管外包薄层钢筋混凝土以提高桥墩承载力;连接各柱肢的钢筋混凝土腹板参与抗剪。采用MIDAS Civil软件分析对比钢管混凝土箱形叠合超高墩和钢筋混凝土薄壁空心超高墩的静力性能。结果表明:最大悬臂施工阶段和成桥阶段,钢管混凝土箱形叠合超高墩的一阶弹性稳定系数大于钢筋混凝土薄壁空心超高墩;从墩顶向墩底分段增大钢管管径和壁厚,可使钢管和外包混凝土应力沿墩高方向不变;外包混凝土应力远小于钢筋混凝土薄壁空心超高墩,可采用较薄的低强度混凝土。 展开更多
关键词 连续刚构桥 超高墩 钢管混凝土箱形叠合墩 结构设计 静力性能 有限元法
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考虑减振阻尼器的斜拉索索力测定方法 被引量：7
3
作者 黄宛昆 吴庆雄 陈宝春 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第1期416-424,共9页
为了准确地计算斜拉索索力值,利用数值法对考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索运动方程式进行求解,同时还考虑了斜拉索上安装减振阻尼器对斜拉索基频的影响。本文基于整体割线坐标系下同时考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索面内运动方程式,... 为了准确地计算斜拉索索力值,利用数值法对考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索运动方程式进行求解,同时还考虑了斜拉索上安装减振阻尼器对斜拉索基频的影响。本文基于整体割线坐标系下同时考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索面内运动方程式,将斜拉索装设的减振阻尼器简化为弹性支撑,并在运动方程式的荷载项中考虑该弹性支撑作用,采用数值法进行离散化处理和求解,确定斜拉索索力。通过对泉州晋江大桥进行索力测量,利用数值法计算得到的索力值与公式法计算得到的结果进行比较。结果表明:两种方法计算得到的等效计算索长的差别不超过2%,索力值的偏差不超过5%,验证了提出的考虑减振阻尼器影响的斜拉索索力测定方法的正确性和开发的测试系统的可靠性。 展开更多
关键词 斜拉索 索力测定 减振阻尼器 数值方法 系统开发
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钢管混凝土K形节点应力集中系数计算方法 被引量：4
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作者 陈康明 黄汉辉 +1 位作者 吴庆雄 郑樵风 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期94-104,共11页
以钢管混凝土K形(CFST-K)节点为研究对象,进行了7个CFST-K形节点和1个钢管K形(ST-K)节点足尺模型试验和实体有限元分析;分析了现有CFST-K形节点应力集中系数的适用性;基于管内混凝土约束作用对CFST-K形节点变形形态的影响,提出了CFST-K... 以钢管混凝土K形(CFST-K)节点为研究对象,进行了7个CFST-K形节点和1个钢管K形(ST-K)节点足尺模型试验和实体有限元分析;分析了现有CFST-K形节点应力集中系数的适用性;基于管内混凝土约束作用对CFST-K形节点变形形态的影响,提出了CFST-K形节点应力集中系数的缓解系数,并采用理论分析方法推导得到考虑管内混凝土约束作用的CFST-K形节点应力集中系数计算方法。结果表明:CFST-K形节点的最大应力集中系数均出现在受拉支管与主管相贯焊缝靠近主管侧冠点位置;CFST-K形节点应力集中系数与壁厚比呈正相关关系,而径厚比与管径比对CFST-K形节点应力集中系数影响较小;CFST-K形和ST-K形节点最大应力集中系数分别为3.98和6.08,管内混凝土能使CFST-K形节点应力集中系数下降约34.5%。现有CFST-K形和ST-K形节点应力集中系数计算方法未能充分考虑管内混凝土约束作用对CFST-K形节点应力集中系数的影响,且未考虑几何参数之间的耦合关系,采用其进行CFST-K形节点应力集中系数计算时精度较低;所提出的考虑管内混凝土约束作用的CFST-K形节点应力集中系数计算方法可将计算误差由现有计算方法的58.0%降低至19.6%。 展开更多
关键词 钢管混凝土K形节点 应力集中系数 缓解系数 理论推导 计算方法
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阵列式布设内栓钉的钢管混凝土K型节点足尺模型疲劳性能研究 被引量：5
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作者 吴庆雄 郑樵风 +2 位作者 陈康明 中村聖三 吴志添 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期31-49,72,共20页
为研究阵列式布设内栓钉的钢管混凝土K型(CFST KS)节点疲劳性能,进行CFST KS节点和不布设内栓钉的钢管混凝土K型节点(CFST K)足尺模型的疲劳试验和有限元研究,对比分析了2种节点的热点应力分布、疲劳裂纹扩展过程和疲劳破坏模式,研究了... 为研究阵列式布设内栓钉的钢管混凝土K型(CFST KS)节点疲劳性能,进行CFST KS节点和不布设内栓钉的钢管混凝土K型节点(CFST K)足尺模型的疲劳试验和有限元研究,对比分析了2种节点的热点应力分布、疲劳裂纹扩展过程和疲劳破坏模式,研究了内栓钉布设区域与排布方式对热点应力的影响,采用基于热点应力的S-N曲线探讨疲劳寿命的判定标准与疲劳寿命评价方法。结果表明:CFST KS节点的热点应力宜采用3点外插法计算,最大热点应力位于冠点处;CFST KS节点的疲劳性能演化过程可以分为疲劳裂纹的萌生、扩展和破坏三个阶段,CFST KS节点较CFST K节点在裂纹扩展阶段荷载反复次数更高,在裂纹破坏阶段疲劳裂纹的扩展速率更低,由于布设了内栓钉,疲劳裂纹扩展至鞍点附近后不再继续沿着相贯线方向扩展,而往主管环向且与主管轴线呈一定角度发展;建议采用CFST K节点冠点应变峰值变化15%对应的荷载反复次数作为疲劳破坏的判定基准;提出了基于热点应力的CFST K节点疲劳设计S-N曲线,并依据S-N曲线预测在同等热点应力幅下,布设内栓钉可以使CFST K节点的疲劳寿命提高45%;减少支管侧内栓钉的轴向间距和径向间距可以提高节点的疲劳性能,非支管侧的栓钉布置、栓钉的尺寸以及栓钉的轴向布置范围对疲劳性能的影响较小,栓钉的轴向布置范围对栓钉自身的受力状态有所影响;基于CFST KS节点静力与疲劳性能提出了内栓钉的合理布置形式。 展开更多
关键词 钢管混凝土K型节点 栓钉 疲劳性能试验 热点应力 应力集中系数 疲劳寿命
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大跨混合连续箱梁桥钢混结合段传力机理试验与分析 被引量：3
6
作者 袁辉辉 黄珍珍 +1 位作者 吴庆雄 林镇海 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期44-56,共13页
依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理.结果表明:承载能力极限最大... 依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理.结果表明:承载能力极限最大弯矩组合工况下,试验模型混凝土梁段全截面受压,结合面处顶板混凝土最大压应力为-23.6 MPa、底板钢板最大拉应力为115.8 MPa,均小于材料的设计强度;加载至1.4倍承载能力极限状态工况,钢混结合段试验模型并未出现明显破坏,各关键截面测点的荷载-位移/应变曲线基本呈线性关系,结构始终处于弹性工作状态,表明该钢混结合段的设计具有充足的安全储备;同时钢混结合段沿纵桥向分布的各截面竖向变形没有明显突变,说明该钢混结合段传力平顺,可保证主梁刚度从混凝土箱梁段到钢箱梁段的平稳过渡.相关研究成果可为今后此类混合连续箱梁桥的设计与施工提供参考. 展开更多
关键词 桥梁工程 混合连续箱梁桥 钢混结合段 模型试验 有限元分析 传力机理
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钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能 被引量：1
7
作者 陈康明 罗健平 +2 位作者 吴庆雄 陈宝春 蔡芬芳 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期146-156,共11页
为研究钢腹杆预应力混凝土(PC)组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁桥模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁桥混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁桥弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁桥的破坏模式;进... 为研究钢腹杆预应力混凝土(PC)组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁桥模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁桥混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁桥弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁桥的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁桥有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁桥抗弯性能的影响;提出钢腹杆PC组合梁桥截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。结果表明:钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁桥截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁桥加载过程未出现节点破坏和钢腹杆局部屈曲破坏现象,最终因变形过大而失效,整体受力性能良好。当高跨比在1/16.25~1/9.00之间时,钢腹杆PC组合梁桥跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小;且当高跨比大于1/11.50时,跨中截面变形与应力减小的趋势变缓。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载钢腹杆PC组合梁桥变形与应力的影响较大,变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大;在考虑主梁恒载效应时,变形与应力增大系数分别介于1.083~1.231和1.074~1.178。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁桥开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法的误差小于11.2%,具有较高精度。 展开更多
关键词 组合梁桥 钢腹杆 抗弯性能 模型试验 有限元分析
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钢管混凝土扇形组合塔部分斜拉桥传力机理研究
8
作者 袁辉辉 陈如凌 +1 位作者 吴庆雄 黄育凡 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期32-42,共11页
位于福建平潭的安海澳大桥是一座主跨150 m的三跨部分斜拉桥,设计方案在国内外首次采用了由5片钢管混凝土拱形塔柱和弧形钢管拼装成的扇形组合桥塔.为研究此类异型主塔部分斜拉桥的空间传力机理,制作了1∶25缩尺的全桥试验模型,进行了... 位于福建平潭的安海澳大桥是一座主跨150 m的三跨部分斜拉桥,设计方案在国内外首次采用了由5片钢管混凝土拱形塔柱和弧形钢管拼装成的扇形组合桥塔.为研究此类异型主塔部分斜拉桥的空间传力机理,制作了1∶25缩尺的全桥试验模型,进行了静力加载试验,并结合实桥空间有限元分析结果,探讨了各单项荷载作用下主塔、主梁和拉索的受力状态和传力机理.研究结果表明:钢管混凝土扇形组合塔通过拉索承担约10%的汽车荷载作用,主塔与主梁的活载分配比例维持在1∶9;与连续梁桥相比,汽车荷载作用下部分斜拉桥的主梁最大应变和跨中挠度可减少约10%;随着荷载等级增至2.0倍等效车道荷载,主梁挠度、主梁应变、拉索索力增量和主塔塔柱应变的变化趋势基本一致,均呈线性变化.汽车荷载或基础沉降作用下,此类扇形组合塔的中塔柱和次塔柱整体应力水平较高,承担拉索传递的大部分荷载,中塔柱、次塔柱、边塔柱各自承担的荷载比例约为10∶10∶1;塔柱曲线段与直线段的顺接点处截面和塔柱底部截面的钢管受力最大.相比汽车荷载与基础沉降作用,钢管混凝土扇形组合塔对温度作用比较敏感,各塔柱整体应力水平相当,塔柱顶部截面钢管受力最大. 展开更多
关键词 部分斜拉桥 钢管混凝土 扇形组合塔 模型试验 有限元分析 传力机理
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钢管混凝土桁梁—格构墩轻型桥梁车振性能分析 被引量：1
9
作者 黄育凡 吴庆雄 袁辉辉 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第4期1640-1650,共11页
为研究钢管混凝土组合桁梁—格构墩轻型桥梁在车辆荷载作用下的响应特性,以干海子特大桥为研究对象,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,对轻型桥梁的恒活载作用比例、基本动力特性以及移动车辆作用下的动力性能进行分析,... 为研究钢管混凝土组合桁梁—格构墩轻型桥梁在车辆荷载作用下的响应特性,以干海子特大桥为研究对象,采用考虑路面不平整的桥梁与车辆相互作用力学模型,对轻型桥梁的恒活载作用比例、基本动力特性以及移动车辆作用下的动力性能进行分析,并对冲击系数和行车舒适性进行讨论。研究结果表明,采用双轴车辆模型可较保守地评价轻型桥梁的动力特性,其动力响应随着车速增大而增加;移动车辆作用下,干海子特大桥主要产生竖向与横向振动,其卓越频率分别为2.501 Hz与0.275 Hz,多车作用下的动力响应远大于单车作用;干海子特大桥活载作用比例较常规钢筋混凝土桥梁有较大幅度增加;数值计算得到的干海子特大桥冲击系数略低于按规范计算得到的结果;建议采用Sperling指标和小堀·梶川指标进行干海子特大桥的行车舒适度评价。 展开更多
关键词 钢管混凝土 桁梁 格构式高墩 车桥相互作用 行车舒适度
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墩梁半刚性连接节点受力性能与计算方法研究
10
作者 黄育凡 吴庆雄 +1 位作者 刘钰薇 袁辉辉 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期78-92,共15页
提出一种不传递弯矩的墩梁半刚性连接节点,开展12个分别考虑不同影响参数的足尺节点模型拟静力试验,对比研究节点传力机理,分析刚度变化规律;采用验证后的有限元模型开展主要影响参数扩展分析,通过数值拟合方法,建立考虑半刚性节点剪切... 提出一种不传递弯矩的墩梁半刚性连接节点,开展12个分别考虑不同影响参数的足尺节点模型拟静力试验,对比研究节点传力机理,分析刚度变化规律;采用验证后的有限元模型开展主要影响参数扩展分析,通过数值拟合方法,建立考虑半刚性节点剪切刚度和抗弯刚度计算方法。结果表明:水平荷载作用下,节点先平动再转动,该构造能利用钢棒的弯曲能力和橡胶套的压缩能力来实现桥梁上、下部结构连接处的半刚接性能。橡胶套厚度与钢棒直径是影响半刚性连接节点剪切刚度和抗弯刚度的主要因素,同时钢棒的根数与节点剪切刚度和抗弯刚度成近线性倍数关系,钢棒高度和橡胶垫厚度对节点受力性能的影响可以忽略不计。随着钢棒直径增大,半刚性节点平动位移逐渐减小,剪切刚度和抗弯刚度呈非线性递增关系。随着橡胶套厚度增大,半刚性节点平动位移逐渐增大,剪切刚度和抗弯刚度呈非线性递减关系。考虑钢棒直径和橡胶套厚度双参数变化的刚度计算公式,可用于墩梁半刚性连接节点设计。 展开更多
关键词 桥梁工程 墩梁节点 半刚性连接 拟静力试验 有限元分析 刚度计算
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