铁路预制混凝土梁缺陷对结构受力性能的影响试验研究

我国铁路简支梁桥以等跨布置的32 m预应力混凝土梁结构为主。为研究混凝土缺陷对结构受力性能的影响，对一片有施工缺陷的32 m混凝土简支梁进行了静载试验，分析了桥梁跨中下缘混凝土不密实及裂缝对梁体受力性能的影响。结果表明：当混凝土梁跨中下缘不密实时，不密实区混凝土的弹性模量和抗拉强度均会降低，导致梁体的预应力度、竖向抗弯刚度和抗裂性能降低。当预制混凝土梁跨中下缘出现不密实情形时，应通过静载试验来检验其刚度和抗裂性能是否满足规范和设计要求，评定合格后方可架设。     

预制混凝土节段胶拼梁抗拉强度试验研究

铁路胶拼梁在抗裂性检算时，如不考虑接缝的抗拉强度，会导致梁体预应力较大，造成预应力材料的浪费。通过24 m胶拼梁的静载试验，进行胶接缝的抗拉强度研究，并以此试验梁为例，对梁体接缝和跨中截面的抗裂安全系数及预应力钢筋用量进行计算分析。结果表明：胶拼梁开裂的首条裂缝不是出现在接缝处，而是出现在跨中节段的钢筋混凝土区内；接缝处的裂缝出现在节段端面的素混凝土薄层内；接缝截面是胶拼梁抗裂性检算的控制截面，接缝处的抗拉强度可按0.6倍的混凝土极限抗拉强度计算，要满足抗裂安全系数1.25的要求，设计弯矩下接缝截面受拉边缘的压应力水平应高于1 MPa；考虑胶接缝的抗拉强度，可以降低梁体的预压应力水平和预应力钢筋用量；胶拼梁节段拼接面的处理程度对接缝抗拉强度的影响明显，界面处理得好，可以提高接缝的抗裂性能。     

铁路先简支后连续梁疲劳性能与抗裂性能试验研究

研究带有湿接缝的先简支后连续梁桥结构的疲劳性能和抗裂性能,对3条模型梁的疲劳试验和抗裂试验进行了研究。介绍了铁路预应力混凝土先简支后连续梁模型梁的设计和试验方法,根据3条模型梁疲劳试验结果,分析了在正常使用状态下结构刚度、各典型截面特别是湿接缝段混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变随疲劳加栽次数的变化规律,指出重复加裁明显降低了梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋应变增大。根据开裂试验结果,分析了重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性的影响,得出重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响。给出了关于铁路预应力混凝土先简支后连续梁疲劳性能和湿接缝抗裂性的一些结论和建议。     

铁路32 m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究

针对铁路32 m预应力活性粉末混凝土低高度T形梁,通过实梁静载试验和有限元分析,研究其受力性能.进行的2个循环加载试验结果表明:梁体跨中处应变沿梁高分布呈线性变化,而且该梁均呈现线弹性工作状态,平截面假定适用;梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝,该梁具有良好的抗裂性能.运用ANSYS有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析,得到该梁的抗裂安全系数为1.4,极限承载力安全系数大于2.28,满足相关设计规范要求.     

活性粉末混凝土简支箱梁模型试验研究

为了研究活性粉末混凝土在铁路箱梁中的结构性能和破坏状态,试验设计了1孔斜腹板薄壁活性粉末混凝土简支箱梁模型。该箱梁模型采用节段拼装制梁成孔,短线法预制,采用胶接缝。本试验完成了跨度24 m活性粉末混凝土简支箱梁的预制和拼装施工,研发了适应活性粉末混凝土箱形梁预制的钢模板系统,探索了合理的拆模、搅拌、浇筑、养护、预应力张拉工艺。通过活性粉末混凝土简支箱梁静载试验,对设计参数的选取和计算方法进行了验证。试验结果表明:梁体刚度和抗裂安全系数满足设计要求;跨中截面和1/4跨截面中性轴高度实测值均与设计值基本一致;胶接缝的抗拉弹性模量满足设计要求。     

铁路32m预应力混凝土简支梁静载弯曲抗裂试验

对武广客运专线广州动车段工程使用的32 m预应力混凝土简支梁,分早期和后期各随机抽取一片简支梁进行静载弯曲抗裂试验,以检验这批简支梁的质量及使用性能。试验表明:两片试验梁的挠跨比均小于设计值,跨中下缘实测应变与荷载基本保持线性关系,梁体拉应力最大区域仍处于弹性工作状态,梁体中部下缘及底面均未发现受力裂缝。     

碳纤维技术在桥梁加固工程中应用的探讨

通过对比跨度32 m铁路预应力混凝土梁用不同方法加固前后的力学性能,研究碳纤维加固技术应用的适宜场合。研究结果表明:在抗弯加固方面,碳纤维加固更适合于原结构高度较小、配筋较少、荷载变化不大的构件;对于梁高大、配筋多、活载作用大的桥梁,特别是预应力混凝土梁,因新增碳纤维的面积远远小于实体梁面积,加固后构件的刚度,钢筋应力的改善有限,其加固的效果不如预应力加固。采用黏贴碳纤维布的加固方法基本无法提高实体梁的抗裂性能,但在梁体开裂后,碳纤维对梁体的裂缝发展有较好的约束作用。     

预应力混凝土连续箱梁病害评估及成因分析

一城市快速路预应力混凝土连续箱梁桥在反弯点附近,腹板竖向开裂,裂缝最大宽度达0.7 mm。对该桥进行了外观检查、无损检测、结构检算及静载试验综合评估,并结合评估结果对病害成因进行了分析。分析结果表明:腹板开裂是由于设计中反弯点处预应力钢筋布置不合理,在反弯点处重心偏高且较集中,造成反弯点附近抗弯、抗裂强度不够。此外,由于桥梁施工工艺欠佳或养护不当造成梁体在反弯点处收缩开裂,并在后期进一步发展。     

温福铁路田螺大桥设计

温福铁路田螺大桥为一座跨海湾大桥,主跨为(88+160+88)m预应力混凝土连续刚构,介绍主跨构造及结构计算,重点进行梁体后期下挠控制和抗裂分析,分析了客运专线大跨度连续刚构设计的关键技术和对策。     

客运专线32m双线整孔简支箱梁张拉应力试验研究

为得到力筋放张后客运专线32 m双线整孔简支箱梁的真实应力状态,现场进行了张拉应力测试,主要测试跨中截面应力分布、1/4断面顶板的剪力滞效应及端块锚下横向应力。由于初等梁弯曲理论具有一定的局限性,故借助ANSYS软件计算张拉应力的精确值,并将二者的计算结果与实测值进行分析比较,对梁体设计的安全性与可靠性进行评价,为32 m简支箱梁的预应力优化设计积累技术资料。     

不同掺量高性能粉煤灰混凝土铁路桥梁试验研究

以9组不同掺量高性能粉煤灰混凝土无粘结预应力模型梁的使用荷载试验和抗弯承载力试验为基础,研究高性能粉煤灰混凝土梁在重复荷载作用下的受力行为。研究结果表明:掺量为20%~40%的高性能粉煤灰混凝土梁在使用荷载作用下,200万次疲劳加载后,梁体仍处于弹性阶段,疲劳加载对位移影响很小;梁的基频在200万次疲劳加载范围以内基本保持不变,表明梁体的刚度基本不变;相同强度高性能粉煤灰混凝土模型梁的开裂荷载和极限荷载均随高性能粉煤灰掺量(20%~40%)的增加有所提高;掺加高性能粉煤灰能显著减小混凝土梁裂缝的间距、宽度、高度,抑制裂缝的扩展,对提高梁体的耐久性有重要意义。因此,掺高性能粉煤灰20%~40%的混凝土用于32 m铁路预应力简支梁是可行的。高性能粉煤灰混凝土梁的抗弯承载力按TB10002.3—99规范计算,具有足够的精度。     

预应力RPC箱梁剪力滞效应分析

活性粉末混凝土(RPC)是一种具有超高强、高耐久性的新型高性能混凝土材料。用有限元法和能量变分法对预应力活性粉末混凝土简支箱梁的剪力滞效应进行研究。研究结果表明:RPC箱梁由于材料特性的改变使得剪力滞效应比同等条件下普通混凝土箱梁的大,在设计中应特别注意。各工况条件下的剪力滞效应从跨中到梁端部均逐渐增大,正应力在跨中附近比较接近梁理论计算结果,但在八分之一截面处相差较大,甚至超出初等梁理论计算值约20%;箱梁同一位置的剪力滞效应随荷载形式变化有不同的规律;预应力对剪力滞效应的影响不大,仅在梁端部区段略有增大,这是受梁端部预应力的影响。建议在设计时,满足梁端部抗裂设计的同时,抗弯也要留有一定的富余。     

高速铁路常用跨度简支箱梁优化研究

以设计速度350km.h-1、跨度32m的预应力混凝土箱梁为例,在分析梁体基频、刚度和变形的设计值与实测值差异成因的基础上,进行高速铁路常用跨度简支箱梁优化研究。结果表明,对于铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道的32m预应力混凝土双线整孔箱梁,实测梁体的自振频率约为设计值的1.4倍,其竖向刚度为设计值的1.7倍,混凝土弹性模量提高、二期恒载降低及桥梁与无砟轨道相互作用分别使梁体基频提高约4.9%～19.9%,4.8%～10.5%和3.6～5.7%;混凝土弹性模量提高、支座摩阻及桥梁与无砟轨道相互作用分别使梁体刚度提高10.1%～43.7%,5.9%～17.7%和7.4%～11.8%。鉴于梁体频率实测值比设计值高出较多,建议设计时梁体频率可取规范限值的0.9;梁体刚度虽可以进一步降低,但应严格控制预应力混凝土梁体的残余徐变变形,确保长期变形不大于现有箱梁的设计值。鉴于跨度32m以上简支梁桥的车桥动力响应显著降低,建议对更大跨度简支梁开展研究。     

160m跨预应力混凝土连续刚构箱梁加固设计

研究目的:根据连续刚构箱梁病害,采用正确的加固方法,以保证桥梁结构安全使用.研究结论:由于端跨边支座附近、边跨及中跨(1/4～3/4)L段腹板的开裂降低了截面的刚度和强度,加固措施必须能够补强病害截面的刚度和强度,且方案切实可行、经济牢靠;通过计算对比,裂缝出现前后桥跨结构内力值变化幅度较小;由于竖向预应力损失过大,部分截面抗剪强度接近或低于最不利剪力设计值,使得桥跨结构的运营存在较大的安全隐患.必须及时补强由于竖向预应力损失而带来的抗剪强度的损失;本加固设计利用反推的算法,通过局部加厚腹板和粘贴钢板的方式,充分补强了由于连续刚构箱病害以及竖向预应力损失所带来的梁体截面刚度与强度的降低.     

120 km/h货车对32m简支梁动力作用的试验研究及数值分析

据已有的试验结果,浅述了120 km/h新型货车作用下,预应力混凝土32 m简支梁（图号：专桥2051）的主要动力性能参数,分析了该标准梁型对新型货车的适应性。同时采用有限元软件ANSYS,分析了梁体的自振频率和货车作用下的跨中挠度。实测结果与数值计算结果比较吻合。     

预应力混凝土连续箱梁顶推施工监测

依托一预应力混凝土连续箱梁跨既有线路顶推施工工程,针对工程特点制定了各施工阶段的监测方案,测试了从梁体浇筑阶段的预应力张拉至落梁阶段全施工过程中结构的应力及变形。监测结果表明:预应力张拉阶段梁体张拉效果满足设计要求;顶推系统工作正常,受力状态与计算值吻合良好;顶推阶段梁体和导梁左右侧受力存在一定的不均匀性,但均在安全范围之内;通过监测数据对梁体进行纠偏,使得整个顶推过程中梁体横向偏位很小,基本按照设计轨迹以曲线路径行走;落梁阶段梁体累积应变较小,落梁过程中梁体未产生内力。     

预应力AFRP筋混凝土构件抗弯性能研究

基于平截面假定和截面内力平衡条件,推导了预应力AFRP(一种纤维增强复合材料)筋混凝土构件正截面受弯承载力及截面开裂弯矩计算公式,并对5组具有相同整体配筋率、不同初始张拉控制应力的AFRP筋混凝土构件的抗弯性能进行了对比。研究结果表明:提出的预应力AFRP筋混凝土构件抗弯承载力及开裂弯矩计算公式可有效描述该构件的受力特征;AFRP筋的张拉控制应力对AFRP筋混凝土构件极限抗弯承载力影响较小;而张拉控制应力的增大可有效提高AFRP筋混凝土构件的抗裂承载能力;当张拉控制应力接近于预应力AFRP筋极限抗拉强度的25%时,构件抗裂承载力相应提升77.65%,有效地延迟了截面裂缝开裂的时间,提高了结构的抗弯刚度。     

常用跨度无砟轨道铁路桥梁动力性能试验研究

通过遂渝线常用跨度无砟轨道铁路桥梁的动力性能试验,测试CRH2型动车组和120 km.h-1速度等级试验货物列车通过时的24和32 m预应力混凝土箱梁的自振特性和动力响应。试验结果表明,24和32 m箱梁可以满足这2种列车通过桥梁时的安全性要求;梁体的竖、横向自振频率符合相关规范要求。在这2种列车作用下,梁体跨中挠跨比、挠度动力系数、跨中横向振幅、跨中竖横向加速度、墩顶横向振幅、梁端转角、支座横向动位移、梁缝两侧钢轨支点的竖横向相对位移均符合相关规范要求,但是部分测点的梁体应变动力系数超出设计规范要求。梁体竖横向阻尼比和跨中竖向振幅也均正常。实测24,32 m箱梁跨中挠跨比分别为1/11436和1/12 386,但设计规范值和设计采用值只有1/1 200和1/4 000,且梁端转角只有规范要求的1/10左右,由此可见梁体竖向刚度设计过于保守。     

高速铁路32m优化简支箱梁静载试验研究

为验证高速铁路32 m优化简支箱梁的设计参数、评估结构受力性能,开展了优化箱梁足尺试验梁的静载弯曲试验、开裂试验、重裂试验、2.0级破坏性试验。结果表明:足尺试验梁1.2级荷载作用下的静活载挠度,跨中应力,开裂荷载等级,重裂荷载等级均满足设计要求;2.0级荷载作用下箱梁裂缝形态和发展趋势正常,未出现混凝凝土压溃或钢绞线断丝情况,卸载后梁体变形和跨中裂缝基本恢复。总体上优化箱梁静载受力性能满足设计要求。     

开裂预应力混凝土梁的检测、评估和加固

应用钢筋混凝土基本理论,分析预应力混凝土结构开裂的力学成因。以3座典型有裂缝预应力混凝土桥梁为例,论述检测、评估和加固方法。从梁体跨中挠度和支点转角的大小及影响线、结构变形的协同性判断裂缝对结构整体受力状态的影响。从开裂截面的应变分布、实测应变与加载弯矩关系、应变值大小以及截面中性轴的稳定性综合判断开裂截面的工作状态和承载能力。当评定结果为梁体的预应力度满足要求时,对主要起受压作用的混凝土开裂区采用高标号钢筋混凝土在梁肋两侧增加断面的方法予以加固,对其他混凝土开裂区采用灌缝处理,对受拉区,可在局部加贴钢板加固。当评定结果为梁体的预应力度严重不足时,先对裂缝进行灌缝处理,然后采用在受拉区表面大面积粘贴10 mm钢板加固。