预应力布置对箱梁腹板受力性能的影响研究

预应力混凝土箱梁桥腹板斜裂缝是结构性裂缝,受腹板纵向预应力布置方式和竖向预应力大小的影响。在收集整理国内外已建与在建的预应力混凝土箱梁桥腹板开裂成因的基础上,以两座大跨径预应力混凝土箱梁桥为例,有针对性地从设计方面分析顶板束、腹板下弯束和底板束对腹板主拉应力计算的影响,并提出一些相应预防措施。     

预应力长期损失试验测试与预测

前言 箱梁设置竖向预应力的目的是为减小主拉应力,防止腹板开裂。然而大量的混凝土箱梁桥在腹板施加竖向预应力后．施工和运营过程中腹板还是存在不同程度的开裂现象,交通部规划设计研究院曾对部分省市修建的预应力混凝土梁桥做过一次调查,共收集到13个省市、19座已建大跨度PC桥梁的裂缝情况表明：施加腹板竖向预应力并不能完全防止腹板的开裂,显然竖向预应力损失过大或失效是主要原因之一。     

箱梁桥竖向预应力二次张拉施工控制技术

预应力混凝土连续梁桥存在的突出问题是混凝土结构开裂。纵向预应力束布置和竖向预应力的大小对箱梁桥腹板斜裂缝的控制起着主要作用．而在一些桥梁的实际调查中,常有竖向预应力筋预应力不到位的情况．甚至在施工完成以后,有的预应力筋内无预应力。同时．由于箱梁桥高度有限．对施工要求高,稍有不慎．竖向预应力可能损失过半。这对箱体的受力是极为不利的也是导致腹板斜裂缝的主要因素。     

大跨径预应力混凝土连续箱梁桥腹板斜裂缝的成因分析与预防

以湘潭湘江二桥为工程实例,从竖向预应力损失、温差效应、超载效应以及这些因素的不利组合作用等4个方面计算分析了预应力混凝土连续箱梁腹板斜裂缝的成因。在此基础上,结合工程实践,有针对性地提出了此类桥梁在设计与施工2个方面的建议,对于预防控制同类型桥梁箱梁腹板斜裂缝的产生具有一定的工程实际意义。     

浅谈连续刚构钢绞线竖向预应力锚固体系施工控制

近年来,经常有发现连续刚构桥箱梁腹板位置出现竖向、斜剪裂缝,导致箱梁整体结构承载能力下降,桥梁结构的安全性受到威胁。而大跨度预应力混凝土箱梁结构竖向预应力的设计,能有效提升截面的抗剪能力,提高混凝土结构的强度。就竖向预应力锚固体系施工中存在的问题及施工控制措施进行探讨。     

竖向预应力筋对连续刚构桥受力影响分析

竖向预应力筋在连续刚构桥中主要起控制腹板主拉应力的作用,根据现行规范分析了不同长度竖向预应力筋的损失比例,提出了减小竖向预应力损失的几种措施;针对目前设计中采用的滞后张拉竖向预应力筋的方法,开展了3种滞后张拉竖向预应力筋方式对连续刚构桥受力的影响分析,在此基础上提出了竖向预应力合理张拉时间的建议;建立了箱梁腹板的细部有限元模型,详细地分析了腹板在单根竖向预应力筋作用下的应力分布情况和腹板上缘出现拉应力的原因,据此提出避免上缘拉应力出现的构造措施。     

竖向预应力筋对连续刚构桥受力影响分析

竖向预应力筋在连续刚构桥中主要起控制腹板主拉应力的作用,根据现行规范分析了不同长度竖向预应力筋的损失比例,提出了减小竖向预应力损失的几种措施;针对目前设计中采用的滞后张拉竖向预应力筋的方法,开展了3种滞后张拉竖向预应力筋方式对连续刚构桥受力的影响分析,在此基础上提出了竖向预应力合理张拉时间的建议;建立了箱梁腹板的细部有限元模型,详细地分析了腹板在单根竖向预应力筋作用下的应力分布情况和腹板上缘出现拉应力的原因,据此提出避免上缘拉应力出现的构造措施。     

北碚嘉陵江大桥腹板裂缝防治

在役预应力混凝土连续箱梁桥腹板开裂对桥梁的耐久性和营运安全构成极大的威胁,分析预应力箱梁腹板裂缝的变化规律及产生原因,对预应力混凝土箱梁桥的加固和设计配筋提出建议。通过总结北碚嘉陵江大桥在役10年来箱梁腹板的裂缝分布和状态,发现腹板裂缝集中分布位置和裂缝状态,在此基础上分析各种裂缝产生的力学原因,优化预应力混凝土箱梁桥设计配筋。     

预应力混凝土箱梁桥悬臂施工中腹板斜裂缝成因分析

针对某主跨为65m的预应力连续箱梁桥腹板出现与纵向项板下弯柬大致平行的斜裂缝情况。运用桥梁博士、ANSYS等有限元软件进行分析。计算结果和现场观察情况表明,腹板处局部主拉应力过大是预应力混凝土连续箱梁桥在施工过程中出现腹板斜裂缝的主要原因。文章最后给出了此桥腹板斜裂缝修复措施。并提出了纵向项板预应力柬配柬的建议。     

预应力混凝土箱梁裂缝的加固处理技术

预应力混凝土箱梁的裂缝是影响桥梁安全运营的重要因素,某大桥是福银高速的一座重要桥梁,该桥混凝土箱梁存在多条竖向裂缝及个别U型贯通缝,威胁行车安全,影响桥梁的耐久性.为了确保桥梁的运营安全,研究分析混凝土箱梁裂缝出现的原因,对现有裂缝进行封闭或灌浆处理,并在出现开裂的预制箱梁两侧腹板跨中粘贴纤维布,抑制裂缝的进一步发展,从而提高结构耐久性,可为类似的桥梁加固工程提供参考.     

大跨径刚构桥0~#块腹板非荷载裂缝成因分析

对大跨径刚构桥0#块腹板在施工期间出现非荷载裂缝的原因进行了调查,并通过对埋置在0#块腹板内的钢弦应变计和温度传感器监测的混凝土硬化过程中应变和温度数据的结果分析,证实0#块腹板出现的裂缝主要是由收缩和水化热温度应力造成的.     

钢桁架桥斜拉杆螺栓裂纹尖端三维应力场研究

运用有限元分析软件建立了钢桁架桥三维仿真模型,研究受拉力最大的斜拉杆螺栓裂纹尖端空间应力场,分析了主拉应力、应力强度和van Mises应力沿三个方向的变化规律,并拟合得到离面约束因子Tz与r/t（距裂尖距离/板厚）之间的关系式.研究结果显示裂纹尖端应力集中现象突出,应力集中系数大于4;裂纹表面与内部的扩展前沿不一致,斜拉杆翼缘板偏桁架外侧裂纹扩展更快,易在螺帽内形成具有隐蔽性的类椭圆裂纹;三维应力约束的影响范围在板厚的60%以内.     

钢拱桥扁平钢箱梁剪力滞效应的研究

以双口面支渠1#公路桥为例,用有限元程序计算分析宽幅扁平钢箱梁中中腹板厚度变化对剪力滞效应的影响,解决了本桥设计时亟需确定的中腹板的设置问题,并得出单肋斜跨拱吊点处顶板和底板有应力集中的结论,说明索力对应力的分布影响较大,这为以后类似桥梁的设计提供参考依据.     

Ⅰ型裂纹稳定扩展裂尖塑性区研究

运用FRANC2D/L软件分别对6.35 mm和2 mm两种厚度Arcan试件的Ⅰ型裂纹稳定扩展进行数值计算,研究了该软件的网格划分技术对计算结果的影响,发现该软件的计算精度主要受裂纹区的网格密度影响（当裂纹面单元与裂纹每步扩展单元尺寸一致时,计算精度好）.通过分析有效应力,研究了材料、裂纹扩展长度及试件厚度对裂纹尖端塑性区尺寸的影响.研究结果表明,材料的屈服应力越大,其裂尖塑性区尺寸越小;塑性区尺寸随裂纹扩展长度的增加,先增大后趋于不变;塑性区的形状与板厚或边界有关,6.35 mm厚的母材及3种焊接板材塑性区成扩散型,2 mm厚的母材成Dugdale模型,25.4 mm以上厚度母材成平面应变模型;裂纹启裂时,塑性区随着厚度的增加而减小,最终不变.     

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。      

混凝土箱梁顶板横向预应力框架效应分析

针对目前预应力混凝土箱梁腹板开裂现象比较普遍这一现象,拟从预应力混凝土箱梁顶板横向预应力框架效应查找开裂原因。首先,分析了箱梁截面参数对顶板预应力横向框架效应的影响,然后结合具体预应力混凝土连续箱梁桥,分析了预应力混凝土箱梁顶板横向框架效应所引起的腹板竖向拉应力,得到了一些有意义的结论,可为改进该类桥梁的设计提供参考。     

钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节疲劳开裂的加固研究

为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法，采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究，采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型，并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果. 研究结果表明:纵肋与横隔板焊接细节的疲劳裂纹起裂于焊趾并沿纵肋腹板扩展，采用栓接角钢加固后可以使开裂部位关键测点的主拉应力和裂尖各测点的应变分别降低56%和80%，能够有效抑制疲劳裂纹的扩展；栓接角钢加固后裂尖的应力强度因子幅值最少降低80%，裂纹扩展速率显著降低；对贯穿纵肋腹板前不同长度的疲劳裂纹进行加固，裂尖应力强度因子幅值均降低60%～90%，但随着疲劳裂纹长度的增加，栓接角钢的加固方法对裂纹扩展的抑制效果不断降低，加固时机的合理选取是影响加固效果的关键因素之一.      

考虑UIC强度准则的轨道车轮辐板渐进结构拓扑优化方法

为了提高轨道车轮的结构性能, 利用渐进结构拓扑优化方法(ESO)建立了轨道车轮的结构优化模型; 以双S型轨道车轮为设计蓝本, 分析了轨道车轮的辐板设计域, 提出了轨道车轮在多工况作用下的渐进结构拓扑优化方法; 介绍了利用渐进结构拓扑优化方法实现结构应力均匀化的优化思路; 根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5:2003)标准, 分别考虑了轨道车轮在直线工况、曲线工况和道岔通过工况, 不仅获得这3种典型工况共同作用下的拓扑优化结构, 而且还获得了3种典型工况依次作用下的6种拓扑结构; 对比了优化前后车轮辐板的应力, 并利用有限元工具验证了优化后车轮的辐板应力特性, 证明渐进结构拓扑优化方法的正确性和有效性。研究结果表明: 利用渐进结构拓扑优化方法对轨道车轮的拓扑优化是适用的; 在车轮质量不增加的前提下, 优化后车轮辐板的厚度增加且不等厚, 有效地减小应力集中, 降低结构应力; 对比原双S型车轮, 优化后6种车轮模型的结构性能均有所提升, 分别提高了16.6%、20.7%、22.5%、21.3%、20.1%和19.5%, 其中, 方案3的优化车轮在3种工况下辐板处的最大结构应力分别降低了4.0%、14.5%和6.7%。研究有助于轨道车轮结构强度的提高, 并对多工况耦合作用下轨道车轮结构优化具有重要的参考价值。      

浅谈混凝土箱梁桥腹板裂缝成因

在箱梁空间分析的基础上,找到了通过调整σx、σy,可以对主拉应力进行控制调整,从而达到控制裂缝的目的。并以此作为依据,结合具体工程,对混凝土箱梁桥腹板裂缝进行进一步的探讨,对今后的混凝土箱梁桥的设计具有一定的参考作用。     

桥梁橡胶支座疲劳损伤的初步研究

系统地对公路桥梁板式橡胶支座在容许荷载作用下进行了试验研究,根据橡胶支座内部橡胶与钢板结合部位的应力集中特点,分析了橡胶支座裂纹萌生的扩展情况,初步建立了简单的损伤模型,并根据该模型预测了橡胶支座损伤发展的趋势。