传统的正交钢桥面柔性铺装体系存在钢结构易疲劳开裂和钢桥面铺装容易出现病害的难题,同时普通混凝土组合结构存在负弯矩区设计难度大,耐久性相对较差的难题。钢-UHPC组合桥梁能降低主梁结构重量,提高结构承载力,增加桥梁耐久性,能有效解决上述难题。其结构型式是在正交钢桥面上焊接栓钉、铺设钢筋网、浇筑5cm 左右的UHPC层,形成钢-UHPC组合桥面;在无**板的钢梁(或钢桁架)上通过栓钉和湿接缝连接预制UHPC桥面板, 形成UHPC组合梁。
UHPC组合结构具有以下特点:1、强度高。UHPC抗压强度是普通混凝土的4倍左右,抗折强度是普通混凝土的10 倍以上。密配筋UHPC的抗弯开裂名义应力可达到40MPa以上,具有**高强度。2、韧性好。UHPC梁开裂挠跨比可达到1/80,具有韧性。3、耐久性好。采用细集料密实级配,密实度高,各项耐久性指标远**普通混凝土,具有耐久性。4、刚度大。(50mmUHPC+12mm钢**板) 组合桥面相当于40mm厚钢板,局部刚度大幅提高,可有效解决正交钢桥面疲劳开裂和桥面铺装易破损的难题。5、自重轻。UHPC组合梁的混凝土厚度仅为普通桥面板的1/2~1/3, 主梁自重降低20%~30%;自重的降低组合梁的适用跨径;较轻的主梁特别适合于软土地基。6、施工方便。UHPC材料水胶比仅0.16左右,和易性优异,可自动布料和振捣,有利于自动化和规模化施工。UHPC组合结构的轻型化,较有利于桥梁结构的预制、拼装和运输。
从2011年开始,借助于港珠澳大桥工程40万t钢结构的制造,针对公路钢箱梁桥制造中正交板钢结构的焊接,中铁山桥集团有限公司率行了焊接新工艺和装备的研发,引进机器人焊接技术,全面提高U形肋(或板肋)板单元的组装定位焊、U形肋(或板肋)板单元的焊接、横隔板单元的焊接工艺,实现正交板单元的自动化焊接。之后,国内其他大型桥梁钢结构制造厂也先后引进了正交板钢结构的自动化焊接装备。
板单元自动组装和定位焊系统 传统的U形肋组装胎以人工为主,组装效率低,组装间隙偏差大,定位焊质量稳定性差,组装尺寸精度低。与传统的U形肋组装胎不同,新型的U形肋板单元自动组装定位焊系统和板肋板单元自动组装定位焊系统,由龙门移动台车、密闭打磨和烟尘净化装置、自动定位压紧装置等构成。液压系统启动压紧U形肋或板肋后,U形肋组装机床采用两台机器人进行定位焊,板肋组装机床采用12台气体保护焊机进行定位焊。U形肋和板肋板单元自动组装定位焊系统具有很高的集成性,占地面积小,使用灵活,大大提高板单元组装的质量和效率。
U形肋板单元自动组装定位焊系统采用了的机器人定位焊接,为****,“正交板单元U形肋自动组装方法” **发明**。两侧角焊缝同时焊接,焊接电流、电弧电压、焊速、焊缝长度、定位焊的间距以及收弧时间等参数全部自动控制,机器人具有电弧传感和电弧跟踪等功能,实时跟踪坡口根部位置保证了定位焊缝质量稳定,焊角大小、长度均匀一致,有效保证了定位焊的质量。
型钢混凝土结构亦称为劲性钢筋混凝土结构或包钢混凝土结构,是在型钢结构的外面包裹一层混凝土外壳形成的钢一混凝土组合结构。型钢混凝土结构与其他结构形式相比,具有以下特点:
1)型钢混凝土构件比同样外形钢筋混凝土构件的承载能力高出一倍以上,因而可以减小构件截面尺寸,增加使用面积和降低层高。对于高层建筑而言,其经济效益显着。
2)型钢在浇筑混凝土之前已形成钢结构,且具有较大的承载能力,能承受构件自重和施工荷载,因而*设置支撑,可将模板直接悬挂在型钢上,这样可以降低模板费用,加快施工速度。由于*临时立柱,也为进行设备安装提供了可能。同时,浇筑的型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续进行上层施工,可以缩短工期。
3)型钢混凝土结构与钢结构相比,耐火性能和耐久性能优异,同时由于外包混凝土参与工作,和型钢结构共同受力,因此还可节省钢材50%以上。
4)型钢混凝土尤其是实腹式型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高,因而具有良好的抗震性能。
一、型钢混凝土结构构造
1、型钢混凝土构件
型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成,其基本构件有型钢混凝土梁和柱。型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类,实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成,空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。实腹式型钢制作简便,承载能力大,空腹式型钢节省材料,但制作费用高。
2、梁柱节点构造
梁柱节点的基本要求是:内力传递明确,不产生局部应力集中现象,主筋布置不妨碍浇筑混凝土,型钢焊接方便。
在梁柱节点处柱的主筋一般在柱角上,这样可以避免穿过型钢梁的翼缘。但柱的箍筋要穿过型钢梁的腹板,也可将柱的箍筋焊在型钢梁上。
梁的主筋一般要穿过型钢柱的腹板,如果穿孔削弱了型钢柱的强度,应采取补强措施。图5-44为十字形实腹式型钢柱与H形型钢梁的节点图。
3、柱脚节点构造
(1)柱脚的型钢不埋入基础内部。型钢柱下端设有钢底板,利用地脚螺栓将钢底板锚固,柱内的纵向钢筋与基础内伸出的插筋相连接。
(2)柱脚的型钢伸入基础内部。若型钢埋入足够深度,则地脚螺栓及底板均*计算。
先说剪力:比方说从一个简支梁上任意取出一个小微元体————
1)如果小微元体左边受向下剪力、右边受向上剪力,那么这个微元体上的剪力就是负的;
2)如果这个微元体左边受向上剪力、右边受向下剪力,那么这个微元体受的剪力就是正的。
简单来说剪力都是成对出现的,剪力顺时针为正,逆时针为负,这个是结构力学里面规定的。
再说弯矩:结构力学里面说一个梁受到弯矩弯曲时,规定受拉一侧为正,受压一侧为负。这里涉及一个理论模型,就是一个梁弯曲时分为三部分,有受拉侧、有受压侧,还有中性层——也就是既不受拉也不受压的部分。比方说一个悬臂梁外端受集中载荷作用时梁的上侧受拉、弯矩应该是画在梁的上侧。
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