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。     

两种不同环境下预应力混凝土梁疲劳破坏试验对比分析

以我国目前普通铁路既有线上32 m跨度全预应力混凝土简支T梁为工程背景,通过12片1/6预应力混凝土模型梁非腐蚀环境和腐蚀环境下疲劳试验,对预应力混凝土梁疲劳破坏形态进行研究,对其破坏机理进行分析,结果表明非腐蚀环境下,恒、活载跨中弯矩在0.45Mu时为配筋合适的预应力混凝土梁疲劳破坏时的临界荷载点(Mu为跨中静载极限弯矩,临界点以疲劳寿命为200万次进行定义),超过该临界点后,需要适时加固;腐蚀环境下,梁底普通钢筋锈蚀后(预应力筋不锈蚀),疲劳损伤程度随锈蚀率增大而增大,锈蚀率越大疲劳寿命越短;锈蚀率7%为腐蚀疲劳破坏的临界点(临界点以疲劳寿命为200万次进行定义),超过腐蚀临界点以后,需要对预应力混凝土梁进行加固。两种不同环境下预应力混凝土梁疲劳破坏试验对比分析结果表明,预应力混凝土梁中非预应力筋虽然对静载承载力贡献不大,但是对疲劳抗裂作用明显,设计中应保证非预应力钢筋配置充足,包括充足的细密的箍筋、侧面纵向补充钢筋和梁底纵向抗裂钢筋、锚下螺旋钢筋等非预应力筋,以便分散裂缝宽度,提高疲劳破坏时的延性。     

跨座式单轨交通PC轨道梁静载及疲劳试验研究

在重庆市跨座式单轨交通系统PC轨道梁的静载及疲劳试验中,研究了混凝土应力、挠度、刚度以及梁体基频、阻尼系数等与疲劳循环次数的关系.静载试验结果表明,梁体抗裂性、有效预应力及强度安全系数均能满足设计要求.疲劳试验表明,受压区混凝土应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏.梁体基频等动力特性随疲劳次数增加有所降低,但在100万次疲劳加载后趋于稳定.     

疲劳荷载后重载铁路桥梁剩余静载承载力试验研究

基于应变和振幅的疲劳试验实时测试系统,通过10片1/6缩尺模型梁疲劳试验,研究重载铁路桥梁疲劳后静载破坏形态以及振幅、刚度、非预应力筋和预应力筋应变、混凝土应变随反复荷载次数的变化规律。研究表明:重载铁路32m预应力混凝土梁疲劳后剩余静载承载力演变呈现"Z"字形三折线的3个阶段,即基本不变阶段、直线下降阶段和压弯失稳破坏阶段。第一阶段,疲劳后试件静载破坏形态与普通静载破坏形态相同,试件静载承载力基本保持不变;第二阶段,试件静载承载力直线下降,直至压弯失稳破坏,最终梁的剩余静载承载力降至原有承载力的50%~60%,主要由预应力筋提供。与普通静载破坏试验相比,疲劳后静载破坏试验不同的地方主要表现在混凝土、梁底普通钢筋和预应力筋等材料的应力-应变本构关系上,受压区混凝土残余应变不断增加,变形模量降低了20%~30%,普通钢筋和预应力筋残余应变也明显增加,但弹性模量和屈服强度(预应力筋极限强度)基本不变。     

钢筋混凝土空心梁疲劳性能试验研究

对6根大比例钢筋混凝土空心梁进行静载和疲劳性能试验研究,每根梁取不同荷载幅度,研究不同疲劳次数下梁受压区混凝土和受拉区的钢筋的应变、梁的跨中挠度以及裂缝发展情况,得到不同的疲劳荷载应力幅作用下钢筋混凝土空心梁的疲劳寿命;根据试验结果拟合得到钢筋混凝土空心梁疲劳荷载作用下的S-N曲线,为由钢筋混凝土空心梁构成的桥梁结构寿命预测提供依据。对钢筋混凝土空心梁疲劳破坏后的钢筋进行静力学性能试验研究,了解钢筋混凝土空心梁疲劳破坏后钢筋力学性能的退化情况。     

钢筋混凝土T梁斜截面抗剪性能试验研究

重载铁路部分32 m预应力混凝土T梁腹板斜向开裂现象日渐突出。为了深入探究铁路典型T梁斜截面抗剪性能，设计制备了1片跨度5.0 m的钢筋混凝土模型梁，通过静载试验研究混凝土抗裂性能和斜截面开裂后梁体的力学性能。结果表明：不考虑塑性系数时纯弯段混凝土弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度，腹板斜截面混凝土抗拉强度与混凝土轴心抗拉强度接近；不考虑塑性影响的剪弯段混凝土弯曲抗拉强度略低于轴拉强度；模型梁斜截面开裂后，在外荷载作用下斜裂缝宽度变化沿梁高方向的分布无明显规律。当荷载达到剪压破坏抗剪承载力理论值时，箍筋屈服，梁体未发生剪压破坏。经过3次循环静载作用后，梁体纵筋未屈服，纯弯段上缘混凝土仍处于正常工作状态。     

碳纤维板在重载铁路低高度钢筋混凝土板梁体外预应力加固中的应用研究

迄今,预应力碳纤维板应用于重载铁路钢筋混凝土梁加固改造的实例较少,其加固效果尚需深入研究。本文先阐述了体外预应力加固钢筋混凝土构件的设计思路,又根据现行铁路规范对加固前后梁体的应力、挠度及裂缝宽度进行了检算,并通过试验场内的静载试验验证了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土板梁的加固效果。研究结果表明,采用预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁能够显著提高梁体受力性能,在1.2倍ZH荷载作用下能够满足运营要求,该技术可以在重载铁路加固改造中推广应用。     

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。     

混凝土空心板梁底板纵向裂缝对结构受力的影响分析

结合预应力混凝土简支空心板梁底板纵向开裂后桥梁静载试验的结果,采用空间实体有限元法和等代刚度法就纵向裂缝出现对梁体刚度的削弱进行了讨论,进而就其对主梁荷载横向分布的影响进行了分析.     

表层嵌贴预应力螺旋肋钢丝混凝土梁的裂缝性能研究

通过7根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁静力试验研究,分析了初始预应力水平、加固量和开槽尺寸3种参数对加固混凝土梁裂缝性能的影响。基于预应力钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,对加固梁最大裂缝宽度进行了理论研究。研究结果表明:加固梁的开裂荷载随初始预应力水平和加固量的增加而增加,与对比梁相比,开裂荷载最大可提高402%;最大裂缝宽度随初始预应力水平和加固量的增加而减小,较对比梁最大裂缝宽度最大降低5.48 mm;而开槽尺寸对加固梁裂缝性能影响较小;研究成果可为工程实际加固设计提供参考。     

轨道交通预应力混凝土U形梁极限承载力试验研究

为研究城市轨道交通预应力混凝土U形梁的力学性能,对一座跨度为30 m的预应力混凝土U形简支梁桥进行了静载破坏试验。试验中测试了主梁关键截面混凝土和钢筋的应变以及竖向位移与荷载之间的关系,详细分析了梁体破坏过程与破坏特征。研究得到了如下结论:主梁的消压弯矩为1.31倍设计荷载,在加载至2.0倍设计荷载时主梁开始进入塑性阶段,破坏荷载为2.7倍设计荷载;加载过程中底板出现较为明显的横向应变,表明底板具有典型的空间板受力效应;梁体破坏过程表现出明显的延性,表明结构设计合理,具有较强的安全储备。     

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。     

钢—高配筋现浇混凝土结合梁裂缝宽度试验研究

随着结合梁的设计由拉应力限值由裂宽度限值的转变，如何计算结合梁混凝土板的裂缝宽度已成为一个日益重要的问题。对此，国内外目前尚无较成熟的公式，大多借用普通钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算公式，本文结合芜湖公铁两用和长江大桥受拉区裂缝宽度控制的工程实际问题，对两根大型钢－高配现浇混凝土结合梁T1,T2分别进行了疲劳试验和极限承载力试验，研究了结合梁混凝土板裂缝宽度及其发展，研究结果表明：现有混凝土结构裂缝宽度计算公式对影响结合梁裂缝宽度因素的考虑并不全面，所得计算结果与实测结果不能很好地吻合。对于钢－高配筋现浇混凝土结合梁，除普通钢筋混凝土结构已考虑到的因素外，还有许多其他更为复杂的因素应加以考虑，其中栓钉数量及布置方式是影响结合梁混凝土板裂缝宽度的重要因素。     

先张法预应力混凝土空心板梁梁端裂缝状态评估与加固

先张法预应力空心板梁因为施工工艺简单、施工质量容易控制等特点,在桥梁建设中应用非常广泛。随着服役时间的增长以及交通量的日益增加,先张法预应力空心板梁桥产生了各种不同的病害,给交通安全带来了隐患。一城市快速路高架桥先张法预应力空心板梁梁端斜向开裂,最大裂缝宽度达到1.0 mm,梁体存在脆性破坏风险。对其进行了荷载试验评估,并依据评估及计算结果采用了增大梁端截面的梁体加固方案。计算分析表明,梁体加固后可满足规范要求。     

铁路超细粉煤灰预应力混凝土梁疲劳性能试验

通过9组32m铁路预应力混凝土标准梁的缩尺模型,对掺用超细粉煤灰的预应力混凝土梁在重复荷载作用下的力学性能进行研究,探讨粉煤灰掺量,混凝土等级以及养护条件等因素对铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土梁力学性能的影响.试验结果表明:经200万次重复加载后,模型梁静力及动力特性与加载前相比基本不变,超细粉煤灰的合理掺用对梁体疲劳性能没有不利影响,为铁路桥梁粉煤灰预应力混凝土设计参数的选取及应用提供技术支持.     

弯剪开裂后预应力混凝土梁承载能力试验研究

某预应力混凝土简支箱梁桥在L/4跨径处梁体腹板出现较多弯剪裂缝。本文基于荷载试验及理论分析的方法对该桥进行状态评估,对梁体腹板裂缝形态、数量及分布规律进行了统计分析;通过静载试验测试跨中正截面承载能力和斜截面开裂处钢筋应力,通过动载试验测试梁体腹板开裂后结构刚度,对开裂梁体的正截面及斜截面承载能力进行评估,并结合理论计算分析腹板斜截面裂缝产生的原因。研究表明:对于预应力混凝土简支箱梁桥,在结构的正截面承载能力及结构刚度尚能满足设计要求的情况下,不能排除斜截面承载能力不足,需要引起重视。     

铁路40 m梁裂缝缺陷对结构受力影响的试验研究

我国新建高速铁路桥梁中大量采用40 m预制混凝土简支箱梁。为研究裂缝对结构受力性能的影响,对1孔有裂缝的40 m简支梁进行静载试验。结果表明：在设计弯矩作用下,裂缝位置混凝土仍保持弹性工作状态。顶板裂缝并未对梁体受力性能造成不利影响,但会影响结构的耐久性,裂缝应进行封闭处理。简支梁由简支存梁状态转变为悬臂存梁状态后会引起梁体顶板混凝土开裂。预制箱梁施工阶段应注意观测存梁台座的沉降。     

分离模型预应力混凝土梁数值模拟

运用ANSYS进行空间曲线布筋的变截面预应力混凝土梁在静力荷载作用下的有限元全过程分析,并将计算结果与试验结果相对比。结果表明,数值模拟的荷载挠度曲线与试验结果吻合较好,此外计算的混凝土梁顶应变以及中和轴位置变化也较好地符合了预应力混凝土梁静载过程中的变化,说明该模型能较真实地反映静载下预应力混凝土梁的力学性能,为模拟实际工程中的预应力混凝土梁受力变化提供了可靠有效的方法。     

腹板斜裂缝对重载铁路32 m跨度预应力混凝土T梁受力影响仿真分析

针对出现腹板斜裂缝的重载铁路32 m预应力混凝土简支T梁(图号:专桥2040),分别假定4种不同斜向开裂状态并建立实体有限元模型,对运营荷载作用下在距梁端4～8m的(斜裂缝纵向分布区域)腹板混凝土主拉应力、预应力钢束和箍筋应力,以及跨中挠度进行计算分析.结果表明:腹板斜裂缝对梁体受力影响显著,与完好梁体相比,预设斜裂缝...     

多病害预应力空心板梁桥承载性能试验研究

为评估既有病害对桥梁承载性能的影响,以某座跨多条铁路线的预应力混凝土空心板梁桥为背景,通过原位静载试验对其承载能力开展研究。根据铁路运营安全保障要求,选择不同试验孔对桥梁挠度、应变、裂缝宽度变化以及上拱度进行测试,并利用数值模拟计算挠度与应变的理论值。在此基础上对桥梁结构校验系数与横向分布系数进行分析,并综合各项试验结果评估该桥承载性能。结果表明：结构校验系数分布在0.22～0.51间,且实测横向分布系数与理论值吻合良好;梁底纵向裂缝宽度在荷载作用下没有明显变化,裂缝的产生与汽车荷载关系较小;空心板梁上拱度介于32.8～43.2 mm,梁体具有充足的预压力。