无锡市清宁大桥矮塔斜拉桥设计

无锡市清宁大桥主桥为主跨113m的矮塔斜拉桥,跨越京杭大运河,该桥为单索面、主梁为预应力混凝土单箱三室箱形梁,桥梁全宽30m。拉索为平行钢丝斜拉索、冷铸锚,主塔为钢筋混凝土结构,主塔锚固区采用钢锚箱的锚固方式。     

S32高速公路上海段跨大蒸港矮塔斜拉桥设计

S32申嘉湖高速公路上海段跨越大蒸港处主桥为矮塔斜拉桥,主跨165 m。该桥设计为塔梁固结、墩梁分离的结构型式。斜拉索为单索面,主梁为预应力混凝土单箱五室,主塔为钢-混组合结构,桥梁全宽34 m。拉索为平行钢丝斜拉索、冷铸锚,主塔锚固区采用钢锚箱的锚固方式。主桥位于曲线半径R=3 000 m的平曲线范围内,对主塔的设计提出了新的挑战     

黄冈公铁两用长江大桥大规格斜拉索冷铸锚固体系质量控制

黄冈公铁两用长江大桥主桥为(81+243+567+243+81)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索最大规格为PESC7-475,单根重约50 t.大规格冷铸锚固体系的质量控制是斜拉索整个制作过程中的重点和难点,为保证其制作质量,通过制作试验索,对原材料质量、工序进行质量控制,并对试验索进行疲劳和静载试验.结果表明,冷铸锚固体系的各项性能指标符合设计和规范要求.按照试验索成熟的冷铸锚固体系制作工艺、质量控制方法,完成了该桥152根斜拉索的制作,超张拉检验得出冷铸锚分丝板内缩值均不大于6 mm,两端冷铸锚固体系完好,锚杯和螺母旋合正常,斜拉索合格率100％.     

燃油火灾下预应力混凝土梁耐火试验

为研究预应力混凝土（PC）桥梁遭遇燃油火灾时的耐火性能，设计制作了3榀大比例PC简支缩尺模型试验薄腹梁，包括1榀箱形截面梁和2榀双T形截面梁，以荷载水平和截面类型为试验参数，开展了燃油火灾升温条件下PC梁局部受火试验。获取了梁截面混凝土温度和预应力钢束温度变化、跨中挠度变化、有效预应力衰变、裂缝开展、爆裂分布与深度以及耐火极限相关试验数据，深入探索了燃油火灾高温下PC梁的损伤演化规律和破坏模式。试验结果表明：梁截面各测点温度在受火期间随着受火时间的增加其整体趋势不断升高，由于水分的蒸发造成温度曲线在100 ℃~120 ℃之间有一明显的缓平段，箱形截面梁箱内温度在达到100 ℃后几乎保持不变。停火后，混凝土内部和预应力钢束温度持续升高，距受火面距离越远，在停火后升温持续时间越长，预应力钢束在停火后最高升温161 ℃。火灾下PC梁挠曲变形分为受火初期显著增长、受火中期缓慢增长和受火后期急速增长3个阶段，最终由于预应力钢束断裂表现出明显的脆性破坏特征。按常温下适筋梁设计的PC模型试验梁在火灾高温下呈现为少筋梁破坏特征；钢束的有效预应力在火灾高温下表现出先增加、后衰减，最后被拉断应力突然降低的三阶段变化特性。箱形闭口截面梁的混凝土温度和预应力钢束温度均低于双T形开口截面梁，其耐火性能明显优于双T形开口截面梁，破坏时预应力钢束临界温度分别为397 ℃和319 ℃。荷载水平由0.35增加至0.55时，火灾下PC梁耐火极限降低21%，破坏时预应力钢束临界温度由416 ℃降低至319 ℃。研究成果可为PC桥梁耐火试验提供方法指导，为其抗火设计和灾后应急提供理论依据。     

异形钢独塔斜拉桥设计

洞口县平溪江大桥为主跨100 m的异形钢独塔斜拉桥,跨越洞口县平溪江。该桥为双索面,塔梁墩固结体系;主梁为两侧单箱单室P-K预应力混凝土混凝土箱形梁,桥梁全宽34.6 m。拉索为平行钢丝斜拉索,冷铸锚。主塔为异形钢箱结构,拉索通过钢锚箱锚固于主塔上。主跨跨越平溪江,采用悬臂浇筑法施工;锚跨位于岸上,采用现浇支架施工。     

预应力钢棒体系索塔锚固区力学特性研究

针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒体系及传统钢绞线预应力体系索塔锚固区节段有限元模型,对比了2种预应力体系索塔锚固区在2种荷载工况下(完成预应力张拉但未张拉斜拉索和斜拉索张拉后)混凝土塔壁横桥向应力、顺桥向应力、第一主应力和第三主应力。结果表明：2种荷载工况下,无粘结预应力钢棒体系具有足够的压应力储备;与传统钢绞线预应力体系相比,无粘结预应力钢棒体系锚固区的应力水平较低,混凝土塔柱的应力水平沿高度方向更为均匀,采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区具有更优的力学性能。     

荆岳长江公路大桥钢锚梁索塔锚固区单节段模型有限元分析

钢锚梁索塔锚固区中钢锚梁承担了绝大部分的斜拉索水平分力,混凝土塔壁只承担小部分,而水平分力是引起索塔锚固区混凝土开裂的主要原因,荆岳长江公路大桥索塔锚固区设计中布置了一定的预应力以增加混凝土的安全储备.通过有限元仿真计算分析手段,分别对索塔锚固区在预应力、钢锚梁设计支承方式、钢锚梁设计支承方式(无预应力)工况下的应力进行分析.结果显示钢锚梁设计支承方式下,锚固区的应力均满足要求,但在设计支承方式(无预应力)时,锚固区混凝土塔壁存在较大的主拉应力集中,因此在索塔锚固区上施加一定的预应力也是必要的.     

火灾下预应力混凝土T形截面梁破坏模式研究

为了给出火灾下预应力混凝土薄腹梁的破坏准则,针对火灾下预应力混凝土T形截面梁桥的破坏问题,研究火灾高温传导模式和热传导混合边界条件,设定预应力混凝土T形截面梁的火灾作用模式,分析其温度场分布状态,并给出预应力混凝土T形截面梁变形破坏的计算细节和判定条件。采用热力场耦合计算方法,研究不同火灾模式下预应力混凝土T形截面梁桥的破坏模式,跟踪不同火灾模式下预应力混凝土T形截面梁的梁肋变形和翼缘板变形路径。研究结果表明:仅预应力混凝土T形截面梁的梁肋受火时,梁肋的破坏时间和翼缘板的破坏时间相同,其耐火时间相对于其他受火模式较长;预应力混凝土T形截面梁下部单侧受火时,T形截面梁的截面产生显著畸变,受火侧翼缘板的破坏先于梁肋的破坏,破坏时间提前10min;预应力混凝土T形截面梁下部和顶部均受火时,两侧翼缘板的破坏均先于梁肋的破坏,破坏时间提前10min;预应力混凝土T形截面梁顶板受火或整体受火时,T形截面梁的破坏时间相对较早,为40~60min,顶板受火对预应力混凝土T形截面梁的耐火极限影响显著,该研究可为预应力混凝土薄腹梁的抗火性能研究和抗火设计提供理论依据。     

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥桥塔环向预应力技术

商合杭铁路芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588m的双塔双索面箱桁组合梁斜拉桥,采用平行钢丝拉索,单根斜拉索最大索力达16 000kN。索塔锚固区采用钢锚梁拉索锚固体系与平行钢丝环向预应力锚固体系相结合的方式锚固,单层预应力体系采用"#"形预应力锚固,预应力采用367mm高强度低松弛钢丝束,其抗拉强度为1 670MPa,弹性模量为2.05×105 MPa。在桥塔施工时预埋内径90mm的金属波纹管作为预应力孔道;提前进行钢丝束的编束及张拉端镦头,待塔柱模板拆除后进行钢丝穿束;钢丝穿束后先进行固定端锚板安装及固定端切丝,再进行固定端镦头;待塔柱混凝土强度满足规范要求后,采用250t穿心式油压千斤顶进行预应力张拉;预应力张拉后进行预应力孔道压浆,最后进行预应力锚口封闭,完成预应力施工。     

预应力束断后黏结性能退化试验与模拟研究

针对氯盐环境下后张预应力混凝土（PC）梁端锚区预应力束锈蚀断裂问题,该文采用电化学加速锈蚀试验得到3个端锚区预应力束断裂后的PC构件,开展静力拉拔试验,研究混凝土强度和箍筋直径对断后预应力束黏结性能的影响。结果表明：钢绞线黏结破坏始于拉拔端,并向自由端逐渐发展;提高混凝土强度等级和箍筋直径可提高预应力束与混凝土界面间的黏结性能。采用Abaqus软件对断后预应力束黏结性能进行数值模拟,结果表明：黏结-滑移的数值模拟结果和试验值变化规律一致,吻合度较高;混凝土和预应力束的应力云图表明：混凝土和预应力束的应力沿试件拉拔端向自由端折减,应力传递过程中伴随着应力损失。     

基于位移控制CFRP板新型锚具锚固性能研究

为探究通过位移控制施加预紧力的CFRP板锚具的锚固性能,明确静载作用下锚具的锚固效率及CFRP板的受力机理,对新型曲面夹持式锚具进行设计,锚具构件由钢制夹板以及限位板组成。夹板通过弧面设计避免端口效应产生的剪切破坏,通过改变限位板厚度,控制夹板挤压位移,以达到调控预紧力的目的。通过8组16次试件锚具静载试验,探究限位板厚度在1.65~2.00 mm,夹板挤压位移在0.30~0.65 mm时CFRP板的锚固效率、应变、变形量、相对滑移以及总位移。结合ANSYS有限元软件,对锚具在不同限位板厚度控制下CFRP板的张拉应力以及锚固效率进行分析,对锚具静载试验进行对比。研究结果表明：锚具静载试验,当夹板挤压位移在0.30~0.45 mm时,破坏形态为滑脱,达到0.5 mm时CFRP板发生纵向劈裂破坏;夹板横向两侧位移0.65 mm时,发生由横向两侧向中部的爆炸式破坏,最大试验锚固效率为89%;夹板挤压位移在0.3~0.65 mm时,CFRP板变形量为1.41~2.95 mm,滑移量在0.7~2.1 mm之间,总位移未超过4 mm,锚固性能越好滑移量越小;有限元模拟最大锚固效率为91%,CFRP板位移对比差值未超过5%。;由于CFRP板回缩及夹板变形带来一定的应力损失,损失大小建议取张拉应力的7.67%;试验同时发现,CFRP板为正交异性板,其横向宽度较大,张拉时受纵向剪应力影响比较大,因此设计时需尽量避免横向出现的挤压应力不均;对CFRP板纵向剪应力进行分析,得到主要影响参数夹板厚度的最优范围在35~40 mm之间。     

工业电缆隧道火灾探究

为了获取电缆隧道火灾参数,研究隧道内空气温度及火灾烟雾浓度随时间、空间的分布情况,利用NIST (美国国家标准和技术研究院)研发软件FDS(Fire Dynamics Simulator),建立电缆隧道模型,进行全尺寸火灾模拟,通过实验数据处理和分析,给出了电缆隧道发生火灾时烟气浓度和氧气浓度以及纵向温度的变化规律,为现实火灾救援灭火、人员逃亡提供一些有效方法,并对火灾预防提出一些建议。     

压力型锚索锚固段剪应力数学解

针对压力型锚索,考虑钻孔注浆的挤压效应和锚索锚固段与岩土体接触面的黏聚力对锚固段的剪应力和轴力的影响,引入强度折减系数,对接触面黏聚力和摩擦角进行强度折减;通过理论分析及数学推导,得到压力型锚索锚固段的剪应力和轴力分布的数学表达式,并与学者尤春安提出的公式进行对比分析。结果表明:引入强度折减系数以后,所得到的剪应力值较大,轴力值较小,预应力损失值增快。因此,在实际设计中要合理地考虑锚固段的长度,使剪应力、轴力的存在长度能够完全在锚固段以内。     

大吨位CFRP拉索锚固系统静力性能研究

为研究大吨位CFRP拉索锚具的锚固性能及极限承载力,实现CFRP拉索的可靠锚固,设计了19根CFRP筋大吨位机械夹持-黏结型复合式锚具,对其进行了静载试验研究和理论分析.试验中对筋材滑移、筋材应变和钢套筒应变分布进行测试;利用ANSYS软件建立大吨位锚具有限元模型,对筋材滑移量、钢套筒环向和纵向应变进行分析,探明了锚固...     

大跨悬索桥吊索抗火性能与新防护结构研究

为了使造型优美的大跨悬索桥能更好地保持原始设计性能,以获得更长久的安全使用状态,梳理分析了构成索桥吊索危害的最不利火灾工况,构建计算仿真模型,分析吊索极限断裂情况,提出了防护和承重载荷兼顾的新型吊索结构.在分析此方面研究成果的基础上,按照背景可通行的危害标的物选择油罐车火灾燃烧模型,依据试验数据和引用参考确定吊索材料热...     

悬索桥隧道式复合锚碇承载特征分析

采用三维显式有限差分法(FLAC3D)对隧道式复合锚碇中岩锚、锚塞体单独作用下及整体共同作用下的承载特性进行了数值模拟试验,分析了受力体系在不同主缆拉力及不同岩锚预应力工况条件下,岩体的变形和应力响应特征。结果表明:岩锚及锚塞体单独作用下均能满足悬索桥的受力及稳定性要求,合理的岩锚初始预应力值有利于隧道式锚碇的受力分配及承力时机,岩锚和锚塞体的系统刚度匹配决定了隧道式复合锚碇的极限承载比例分配,分析结果对隧道式锚碇的设计提供了依据。     

不同锚具锚固效果及最佳限位距离研究

为解决公路隧道中采用预应力锚索支护时如何选择合适锚具及其最佳限位距离的问题,选用A、B、C 3类常见矿用锚具,通过理论分析、室内试验以及现场试验的方法,探究3类锚具锚固效果及与之对应的最佳限位距离。结果表明： 1）预应力损失与限位距离存在慢速下降、快速下降和稳定损失3个阶段,拐点x2为锚具的理论最佳限位距离; 2）根据锚具结构、相同限位距离下预应力损失情况和锚具张拉前后的回缩长度综合得出,在相同的条件下,B型锚具的锚固效果优于A型和C型; 3）锚具的实际最佳限位距离应低于理论最佳限位距离和锚索张拉前夹片平均外露长度,则对于最佳限位距离A型锚具为12.0 mm,B型锚具为10.0 mm,C型锚具为13.0 mm。     

6 km长公路隧道全射流纵向排烟现场实体火灾试验研究

为研究6 km长公路隧道全射流纵向排烟的可行性与有效性，依托羊鹿山隧道开展全射流纵向排烟现场实体火灾试验。试验在不利于排烟的下坡隧道（左洞）内进行，考虑5、10 、20 MW3个不同等级的火灾规模，并对不同工况下隧道内沿程风速、排烟时间等进行研究。通过对不同火灾工况下油盘火现场试验，得出如下结论： 1）现场火灾试验期间，羊鹿山隧道左洞内自然风速为1.0~1.6 m/s，与排烟方向相反，为排烟阻力； 2）隧道内开启6组以上风机时，下坡隧道内沿程风速大于3.0 m/s； 3）根据5、10、20 MW油盘火排烟试验结果，采用全射流纵向排烟方式能将隧道内烟气全部排出洞外，且从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。     

应用连续热驱法研析隧道水泥衬砌之拉力强度与破裂韧度受热的影响

隧道火灾可能毁损隧道衬砌支撑,造成隧道坍塌。通过对热损分布关系进一步了解,有助于在灾前提高材料的防火性能设计,并在灾后较精准的预测其损害范围,进而降低修缮成本。以往的研究都采用个别式热损试样准备法,无法准确预测没有试验数据的结果,故本研究提出连续热驱试样准备法,从而得出连续性的试验数据。本研究研析水泥砂浆受连续热损后,其拉力强度及破裂韧度与温度的相互关系。藉由试验结果,除可获得较为精确的预测方程外,并以Log Log交点法得到相对合理与准确的临界热损温度(540~550 ℃),以期为隧道火灾防范提供参考。