装配式空心板铰缝界面抗剪性能试验与数值模拟

为了掌握空心板铰缝新旧混凝土界面抗剪性能,并为新旧混凝土界面抗剪数值模拟提供参考,提出了铰缝新旧混凝土界面黏结的数值模拟方法以及界面黏结参数的合理取值。首先,结合国内外新旧混凝土抗剪性能试验研究方法,根据空心板铰缝的结构与受力形式,选择推出试验对空心板铰缝新旧混凝土界面破坏机理与抗剪性能进行了研究,推出试验共3组试件,每组试件由左、中、右3块试件组成,按1∶2的比例进行缩尺设计。在总结新旧混凝土界面受力性能的数值模拟方法基础上,提出了数值模拟空心板铰缝推出试验所采用的单元、本构关系和结合面的黏结强度,并对黏结滑移刚度及最终滑移值与峰值应力对应的滑移值的比值进行了分析,最后用推出试验结果验证该数值模拟方法的正确性。研究表明,当铰缝推出试验达到极限强度时,试件将沿铰缝新旧混凝土界面发生脆性破坏,平均抗剪强度为1.1 MPa,以平均剪应力等于0.5 MPa为界限,平均剪应力-滑移曲线近似由直线的弹性阶段和曲线的弹塑性阶段组成;数值模拟过程中铰缝混凝土本构关系采用损伤塑性模型,钢筋本构关系采用理想弹塑性模型,新旧混凝土结合面采用面面接触技术模拟,其中黏结滑移刚度取5 MPa/mm,最终滑移值与峰值应力对应的滑移值之比为2,该方法可获得较好效果。     

空心板铰缝协同工作性能影响因素分析

为了研究空心板铰缝协同工作性能,基于前期的铰缝耐久性试验及静载试验,运用因素分析法,提出了表征空心板铰缝协同工作性能的参数及其计算公式。结合常用的空心板铰缝形式,讨论了各因素对值变化的影响,分析了值对各因素的敏感性。结果表明:铰缝配筋率、铰缝形式、铰缝混凝土强度比以及铰缝材料劣化都会影响空心板铰缝的协同工作性能;深铰缝协同工作性能优于浅、中2种铰缝形式。     

铰缝损伤对装配式空心板静动力特性的影响分析

装配式空心板在我国公路桥梁占有很大的比重,由于交替动力荷载、雨雪侵蚀等作用,装配式空心板铰缝出现不同程度的损伤,影响了桥梁上部结构的受力性能。为探究铰缝损伤对结构静动力特性的影响,采用Solid45实体单元建立装配式空心板精细化有限元模型,以刚度折减的方式模拟铰缝损伤,研究了空心板的横向分布和结构自振特性在铰缝的两种破坏形式和不同损伤程度下的差异,为荷载试验分析和铰缝损伤判断提供参考。     

某宽幅空心板桥上部结构病害诊断及处治

某预应力钢筋混凝土宽幅空心板桥在运营10多年后,上部结构出现较多病害,如梁板底面出现1条以上纵向裂缝,桥面铺装沿铰缝纵向开裂,铰缝混凝土部分脱落,伸缩缝处混凝土破损、渗水严重,桥面铺装露骨严重等.对该桥病害产生原因进行诊断分析,提出相应的处治方法,并对其分别进行加固前后静动载试验.结果表明,桥梁上部结构的整体性能比加固...     

基于活载横向分配的空心板铰缝损伤分级

采用有限元软件Midas/Civil,对不同铰缝形式的空心板按照不同损伤特征进行活荷载受力分析,建立空心板铰缝损伤分级评价方法,并通过荷载试验验证了损伤分级评价方法的可行性,为空心板铰缝损伤程度整体评价提供了参考,有助于对铰缝损伤进行预防性养护决策。     

考虑铰缝损伤的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数计算方法

为准确计算装配式空心板梁桥铰缝损伤后跨中截面荷载横向分布系数,以5片空心板组成的装配式梁桥为研究对象,基于铰接板梁法,考虑铰缝损伤,提出修正铰接板梁法。基于铰缝损伤的受力特性(铰缝抗剪刚度变小,使铰缝两侧的空心板间产生附加挠度Δwi),引入铰缝刚度分配系数ξi和协同工作系数i,根据相邻板梁在铰缝处竖向相对位移为0的变形条件,推导出铰接力gi正则方程并求解,采用铰接力gi与荷载横向分布影响线竖标值ηij的对应关系,计算荷载横向分布系数。采用该方法计算4×13m简支钢筋混凝土空心板梁桥跨中荷载横向分布系数,并与荷载试验、有限元法及传统铰接板梁法的结果进行对比。结果表明:该方法的计算结果与桥梁荷载试验的结果较相符,验证了该方法的有效性。     

型钢-混凝土组合加固技术在空心板桥中的应用

装配式空心板桥由于铰缝损伤而出现"单板受力"问题,为增强梁板间的横向连接,提出型钢-混凝土组合加固技术,以寿昌江二号桥(装配式预应力钢筋混凝土简支空心板桥)为背景,简述该技术在该桥中的应用。型钢-混凝土组合加固是在沿梁底铰缝两侧设置剪力键,纵向锚贴U形钢板,并在U形钢板和铰缝间灌注高强自密实灌浆料。为检验加固效果,对该桥第2跨进行加固前、后的静载试验。结果表明:加固后该桥跨中应变平均降低20%,挠度平均降低25%以上,桥梁的刚度有所提升;加固后1号板的横向分布系数增大,1号与2号梁板间的铰缝损伤得到修复。实践证明,型钢-混凝土组合加固技术可增强主梁间的横向联系,能有效解决"单板受力"问题。     

车辆荷载作用下损伤开裂简支空心板的断裂力学特征

准确掌握不同损伤条件下桥梁结构的动态特性及其变化规律是动态检测法快速检测与准确评价桥梁安全性的前提,而目前对车辆荷载作用下不同损伤开裂混凝土梁桥断裂力学特征的研究成果还很不充分。基于断裂力学理论,以钢筋混凝土简支空心板为研究对象,采用有限元数值模拟方法,对车辆荷载作用下损伤开裂混凝土简支空心板的断裂力学特征进行了研究。基于裂缝穿过空心板底部受力筋的层数确定开裂深度,通过对车辆荷载作用下8 m标准跨径混凝土空心板中部不同开裂深度的计算分析,得到了不同工况下空心板横截面上裂缝附近的J积分值均呈现由两侧向中间先增加后减小的规律,即裂缝附近J积分值的大小与空心板横截面的净高有关,净高越小,J积分值越大,净高越大,J积分值越小,且同一加载方式下,裂缝附近J积分值的大小与空心板横截面的净高有关;在相同加载方式下,裂缝附近的J积分值和裂缝开度随着裂缝深度的增加而呈几何加速度增加,各裂缝尖端的Von Mises应力则近似呈现线性增大;在相同裂缝深度时,加载荷载越大,裂缝附近的J积分值也越大,且J积分值在反映载荷变化时具有较高的敏感性。     

采用自密实混凝土铰缝的空心板桥应用研究

本文针对装配式混凝土空心板桥铰缝常见的病害,提出在采用自密实微膨胀混凝土代替普通混凝土作为铰缝材料,以此保证新建桥梁铰缝混凝土施工质量。现场实桥荷载对比试验表明,普通混凝土和自密实微膨胀混凝土作为铰缝材料,在荷载横向传力性能上都是有效的。而自密实微膨胀混凝土铰缝要优于普通混凝土,主要反映在密实性,内部混凝土收缩裂缝较少等。这对于铰缝的耐久性较为有利。     

桥梁预应力加固混凝土空心板冻融疲劳试验检测研究

桥梁加固预应力混凝土空心板试验模型设计,桥梁预应力加固混凝土空心试验板冻融试验检测,循环冻融作用下桥梁加固板疲劳性征试验检测。基于粘敷碳纤维布以及粘敷钢板的加固方法,对桥梁疲劳损伤预应力试验空心板,开展循环冻融作用下的模拟构筑件疲劳性征试验检测,以为同类桥梁工程设计及施工应用提供必要技术参考。     

空心板铰缝质量对活载横向分布影响的实体模型空间分析

装配式混凝土简支空心板桥采用企口混凝土饺联结形成整体,共同承受车辆荷载。然而,由于种种原因空心板铰缝失效,导致传荷能力下降甚至形成单板受力,造成梁板的过早损坏,大大缩短桥梁使用寿命。本文采用MIDAS FEA空间计算分析软件来模拟板块和铰缝混凝土,通过铰缝参与工作的有效截面的变化来对比分析车辆荷载作用下不同铰接质量空心板内力的分布情况。     

基于损伤分析的空心板桥荷载横向分布系数研究

既有空心板桥服役过程中,由于受到车辆荷载和外部环境的侵蚀作用,其上部结构不同部位会发生程度不一的损伤,梁体裂缝会导致主梁整体刚度退化,铰缝开裂损坏会导致传力削减.文中综合考虑梁体和铰缝均发生损伤情况,对桥梁损伤进行量化评估,在传统理论方法的基础上,引入主梁刚度损伤系数和铰缝传力削减系数,推导适用于发生损伤空心板桥的修正...     

空心板混凝土铰缝抗剪性能试验研究

为了研究空心板普通混凝土铰缝的抗剪性能,设计了测试铰缝抗剪性能的试验.对混凝土铰缝试件施加单调试验荷载,观察在剪力作用下试件受力全过程及破坏形态.试验表明,在试验加载作用下,设置抗剪钢筋的试件会在混凝土块和铰缝的结合面处开裂,而后抗剪钢筋屈服,试件破坏;抗剪钢筋不能提高混凝土铰缝开裂时的抗剪强度,但是试件开裂后能继续承受剪力,并提高铰缝的抗剪承载力.综合室内铰缝试件抗剪试验结果和相关文献研究成果的分析,建议了结合面光滑情况下的混凝土空心板铰缝抗剪强度和承载力的计算公式.     

新型空心板铰缝的受力性能

为了克服传统铰缝混凝土无法有效振捣、不具备抗弯和抗裂能力等技术缺陷,设计一种新型空心板铰缝并建立其三维有限元分析模型,对新型空心板铰缝在二期恒载、收缩徐变、温度梯度及车辆荷载作用下的受力性能进行分析,并对实体单元进行内力积分,得到铰缝跨中截面的内力后配筋计算方法。结果表明:荷载作用在铰缝中下部将产生可使铰缝开裂的拉应力,需合理配置纵向钢筋;偏载为铰缝的最不利布载方式,最外侧铰缝为受力最大铰缝。     

装配式空心板铰缝加固机理研究

为了解空心板施加横向预应力加固的铰缝处力学变化机理,以云南昭通市某空心板桥为工程依托,基于传统铰接板法和刚接板法的基本原理,分析加固空心板在接缝处受力变化特征,采用数值处理软件Matlab给出了不同比例系数α结构的影响线值分布规律,并采用通用软件ANSYS建立桥梁仿真模型,分析空心板铰缝处的受力情况。结果表明:实际桥梁加固后空心板铰缝处横向刚度比例系数约为刚接板的0. 3～0. 4左右,所提出方法与有限元分析结果相统一,验证了方法的可行性。研究结果可为同类桥梁加固分析提供参考。     

装配式空心板钢横隔板抗弯数值模拟与破坏机理研究

针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,在空心板间形成钢横隔板结构传递板间荷载。为了掌握新型空心板连接结构的抗弯受力性能,试设计新型空心板桥,在其跨中顺桥向选取单位长度形成横桥向的梁式结构,建立其纯弯加载的有限元模型。为验证开孔钢板在铰缝处弯曲性能模拟的正确性,另外建立了设置开孔钢板的组合梁负弯矩试验模型,利用已有试验结果验证开孔钢板在弯曲受力下数值模拟方法的正确性。研究结果表明,在装配式空心板钢横隔板连接构造受力性能数值模拟中,钢板与混凝土界面法线方向的接触模拟采用硬接触,贯穿钢筋与混凝土的接触关系采用嵌入的模拟方式可以得到较好的效果;空心板钢横隔板结构在荷载作用下的受力机理为:首先由铰缝接触面受力,当接触面达到承载力部分破坏后,由未破坏的铰缝接触面和开孔钢板与贯穿钢筋组成的榫结构受力,直至破坏。     

基于混凝土细观模拟的盖梁裂缝成因分析

钢筋混凝土桥梁出现裂缝是常见病害,以往对裂缝研究都是从宏观角度考虑,不能很好地反映裂缝从产生到扩展的过程。现从混凝土裂缝形成机理进行分析,对混凝土随机骨料模型进行开裂数值试验,建立混凝土损伤变量与应变关系,并结合实桥盖梁出现裂缝的案例,建立盖梁损伤前后模型来验证裂缝成因。     

基于有限元的既有空心板桥铰缝失效影响分析

铰缝失效是既有空心板桥常见的病害。为了分析铰缝失效对既有空心板桥的性能影响,结合某既有空心板桥,从铰缝不完全失效、铰缝完全失效及不同位置铰缝破坏方面分析了铰缝失效病害对该桥荷载横向分布系数的影响。结果表明:铰缝破坏对桥梁上部结构的横向联系具有削减的作用,随着铰缝破坏的发展,单板受力的效应趋于明显;某一道铰缝完全失效,其相邻的几块空心板荷载横向分布系数明显增大,距离其较远的空心板受其影响较小。     

砼梁桥典型病害实用长期观测方法研究

装配式空心板桥、T梁桥及箱梁桥等砼梁桥在运营过程中表现出一系列具有普遍性的典型病害,影响了桥梁的使用和安全。文中针对空心板铰缝、墩柱倾斜、墩台不均匀沉降和支座脱空等变形类病害及主梁裂缝、横隔板开裂等裂缝类病害,提出了方便养护工程师操作的实用观测方法,实现对桥梁已有典型病害的长期持续观测。     

基于声发射技术的转体桥转动球铰内部受力状态监测

为了掌握桥梁在转体过程中球铰内部受力状态,优化转动球铰的参数设计,根据声发射技术的特点,提出转体过程声发射技术的基本思路和方法,设计声发射装置和传感器布置方案。通过监测信号频率分析,评价转动球铰内部是否出现异常情况。结果表明,基于各向量组相识程度MAC取值的异常判别准则,认为当实时MAC0.5时存在声信号异常。同时根据声信号时间差确定声异常信号的发生位置。通过工程实例,证明监测方法简便可行。