预应力混凝土箱梁砸击后损伤检测与仿真分析

该文以常州市某大桥引桥为对象,研究探讨了砸击事故对预应力混凝土箱梁桥总体技术状况和安全性能的影响。结果表明:砸击事故造成引桥桥面铺装与箱梁顶板面积约(1.5×1.5)m2的区域直接被砸穿,箱梁顶板3根纵向、3根横向预应力钢筋被砸外露且局部下凹变形,主筋被砸弯。有2个箱室顶板混凝土受冲击破碎、劈裂、脱空,腹板与顶板交接处纵向开裂,腹板混凝土产生5条斜向裂缝。纵向预应力筋锚固齿板混凝土在顶板连接处破碎,钢筋露出。在假定的砸击荷载作用下,理论仿真分析顶、底板及腹板受损面积略大于实测结果。     

连续刚构桥设计关键技术问题的探讨

针对连续刚构桥箱梁混凝土开裂、跨中下挠、底板崩裂等病害,分析其产生的原因,提出一些防止病害发生的对策措施,主要有:腹板斜裂缝可以通过增加梁高、设置腹板下弯钢束及加强竖向预应力有效性来改善;跨中下挠可通过增加顶板负弯矩钢束、采用塑料波纹管和真空辅助压浆工艺、控制钢束张拉龄期及设置后期备用钢束来改善;底板崩裂可通过合理控制结构的预应力度、选择合适的墩身刚度、优化钢束配置、优化梁高变化规律、合理选择底板厚度与波纹管间距及设置防崩钢筋等来改善.     

鹤大高速红岭高架桥病害分析及加固设计研究

鹤大高速红岭高架桥为5跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥,经过多年运营,检测发现该桥右幅出现了主梁跨中下挠、腹板斜裂缝、顶板纵向裂缝等病害。为了解病害原因及结构受力状态,对病害原因进行分析,并进行荷载试验,在此基础上进行维修加固设计研究。结果表明:弯剪作用引起腹板斜向开裂,横向弯矩过大引起顶板开裂,预应力径向作用过大造成底板开裂。该桥上部结构校验系数大部分大于或接近于1.0,正截面抗拉强度不满足设计荷载要求;采取顶板加厚、腹板加厚、底板增设横梁以及张拉体外预应力加固设计。数值模拟分析显示加固后箱梁顶、底板最大压应力有效降低,安全储备增加,主应力得到明显改善。加固后第3跨L/4、L/2、3L/4截面分别上挠14.34,0.34,12.61 mm,结构受力满足现行规范要求。     

连续箱梁桥底板加固设计方案比选

通过对一座运营期内底板产生横向裂缝病害的连续箱梁的现场检测、有限元模拟分析,探讨了连续箱梁此类裂缝的病害成因;在此基础上,对箱梁底板张拉体外预应力钢束和张拉纵向预应力碳纤维板两种加固方案的加固效果进行了比较。结果表明:超重荷载的作用是导致连续箱梁底板产生横向裂缝的主要原因;箱梁底板张拉体外预应力钢束和张拉纵向预应力碳纤维板的主动加固方案,都可以将底板受力恢复为全预应力构件。     

竖向预应力对箱梁腹板力学行为影响研究

为了探究配置竖向预应力筋的箱梁腹板开裂荷载的影响及开裂前后力学行为的变化,文章选择较小剪跨比λ=1.15的双悬臂计算模型,模型顶部充分施加纵向预应力,悬臂端分级施加集中荷载,直至腹板出现腹剪裂缝并展开,采用ANSYS建立实体模型,以不张拉竖向预应力、张拉120k N竖向预应力为例,进行结构仿真计算,分析竖向预应力张拉与否对腹板开裂及裂缝开展形态,开裂荷载、开裂前后结构应力、刚度的影响,并对腹板开裂前后竖向预应力筋应力重分配进行了数值分析,得出配置竖向预应力可以显著提高腹板抗裂性,影响裂缝发生及开展形态、提高腹板开裂后结构刚度。文章研究结论对箱梁腹板竖向预应力理论研究及设计具有指导意义。     

大跨宽箱PC连续刚构桥主跨底板纵向裂缝预防措施研究

分析某大跨宽箱PC连续刚构桥主跨底板纵向预应力钢束对主跨跨中附近区段箱梁底板的作用效应,提出增设底板横向无粘结预应力钢束,以防止该区段箱梁底板出现纵向开裂甚至崩裂,该裂缝预防措施可供同类桥梁设计参考。     

某连续刚构桥腹板斜裂缝分析及处理措施

某连续刚构桥在悬臂施工时,出现沿腹板下弯束的斜裂缝,通过有限元程序进行空间计算,结果表明:斜裂缝主要是由于预应力筋的锚固区局部应力较大造成的;纵向腹板束锚固位置宜设置在距离箱梁下缘H/3或H/2高度处。后续实践证明:通过采取在钢束锚固区一定范围增设闭合式箍筋、钢筋网的措施可有效抑制开裂。     

关于增设矮肋法防治大跨径连续刚构桥箱梁底板纵向裂缝问题的探讨

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能出现纵向开裂的现象进行了分析,从底板横向受力分析探求底板纵向裂缝成因.根据一座跨径布置为120+230+230+120 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的底板横向应力进行了分析, 提出了底板横向计算简化算法,并探讨了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出且相对方便施工的增设矮肋的建议方法,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考.     

箱形截面梁合拢段顶板横向预应力分析

悬浇法施工的钢筋混凝土梁桥存在若干合拢段,由于相邻节段的约束作用,合拢段箱梁顶板的横向预应力将低于甚至远低于设计值,可能使顶板产生纵向裂缝.本文从理论上分析这种约束机理,采用有限单元法计算合拢段顶板纵截面上的实际预应力,提出改进目前合拢段横向预应力钢筋配置及张拉的设计建议.     

曲线箱梁桥的病害分析及设计对策

该文结合大跨径曲线梁桥的变形和内力特点,对在温度变化和预应力作用下横桥向变形产生的病害,以及预应力混凝土平面曲线箱梁在张拉平面曲线形纵向力筋时,将在腹板中产生横向力,桥墩和桥梁支座约束作用,局部板中力筋的径向力使竖向跨越的腹板产生剪力和弯矩等产生裂缝的原因进行了分析。针对薄弱环节提出了在设计中应采用合理的支座约束、保证力筋的保护层厚度、充分调整力筋曲率的作用、考虑侧向预应力、保证在力筋弯曲的部位和管道不出现尖弯等措施。     

大跨连续刚构桥底板纵向裂缝成因分析与处治措施

通过对一座运营期内底板产生纵向裂缝病害的大跨连续刚构桥的现场检测、有限元模拟分析,探讨了刚构桥此类裂缝的病害成因;在此基础上,对箱梁底板粘贴横向钢板带(被动加固)和张拉横向预应力碳纤维板(主动加固)的加固效果进行了比较。结果表明:曲线预应力合龙束引起的横向附加应力,以及箱内外温差引起的横向应力的联合作用,是导致大跨连续刚构桥底板产生纵向裂缝的主要原因;箱梁底板粘贴横向钢板带的被动加固方案,可以起到限制裂缝发展的作用;底板张拉预应力碳纤维板,将底板受力提升为预应力A类构件,更好地提高了结构的耐久性。     

预应力箱梁设计探讨

提出了一种箱梁优化设计思路,即取消箱梁的竖向预应力筋和底板预应力筋,适当提高箱梁尺寸或腹板厚度,增加箱梁底板的普通钢筋;并分析了这种优化设计的可行性及效果.     

大跨径连续刚构桥主跨底板合龙预应力束的空间效应研究

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能纵向开裂的现象进行了分析,阐述了产生这种现象的力学机理。根据一座跨径布置为140 m 268 m 140 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的空间效应不利影响进行了分析,提出了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出和腹板竖向拉应力过大的建议,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考。     

预应力混凝土箱梁桥悬臂施工中腹板斜裂缝成因分析

目前国内一些预应力混凝土箱梁桥,在悬臂施工张拉纵向预应力束时,就出现与纵向顶板下弯束大致平行的腹板斜裂缝.该文先列举3座出现该病害的典型桥例,然后具体针对其中之一,运用桥梁博士、ANSYS等有限元软件对其进行了计算.计算结果与现场观察情况表明,腹板处局部主拉应力过大是该桥在施工过程中出现腹板斜裂缝的主要原因.最后给出了腹板斜裂缝修复措施.     

波形钢腹板组合梁施工期开裂风险分析及工程对策

波形钢腹板箱梁由于腹板的皱褶效应,顶、底板与腹板不服从平截面假定。为此,顶板、底板采用空间体单元,腹板采用空间壳单元模拟,精确模拟腹板与顶板、底板的连接。考虑施工过程定义,考虑横向预应力和纵向预应力的影响,考虑施工期挂篮对波形钢腹板箱梁底板的作用,开展了从零号块至最大悬臂状态的波形钢腹板施工过程分析。分析结果显示,空间精细化模型的位移计算结果与一般梁单元采用增量有限元算法得到的规律类似。原始挂篮底模后吊点处会出现应力集中现象。通过改变挂篮后吊点施工方案,可降低应力集中导致的混凝土开裂风险。同时提出了在箱梁纵向一些底板开裂风险较大部位增设防裂网片,抑制施工期波形钢腹板底板裂缝扩展。     

箱形截面梁合拢段顶板横向裂应力分析

悬浇法施工的钢筋混凝土梁桥存在若干合扰段，由于相邻节段的约束作用，合扰段箱梁顶板的横向应力将低于甚至远低于设计值，可能值板产生纵向裂缝，本文从理论上分析这约束机理，采用有限元单元法计算扰段顶板纵截面上的实际预应力，提出改进目前合扰段横向预应力钢筋配置及张拉的设计建议。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

沙井钦江大桥主桥箱梁设计

上世纪90年代,我国开始大量修建大跨径预应力混凝土连续箱梁桥和连续刚构桥,目前这类桥梁出现箱梁截面抗剪不足、腹板斜裂缝较多、跨中下挠等典型病害。结合沙井钦江大桥设计,阐述采用单箱双室截面、增加腹板箍筋、增加竖向预应力钢筋、设置腹板预应力下弯束等技术措施以防止结构出现上述病害,其设计经验可为同类桥梁设计提供参考。     

斜拉桥塔梁固结区预应力束张拉对横梁应力影响研究

目前关于斜拉桥塔梁固结处横梁的应力状态研究多采用偏经验的计算方法,很少考虑横梁横向预应力束张拉对横梁应力的影响。在未张拉横梁横向预应力束时,斜拉桥塔梁固结处横梁在桥塔自重及斜拉索荷载作用下底板会出现应力值较大的拉应力区。为此,以某斜拉桥为背景,分别对横梁底板、顶板和腹板进行有限元分析,研究了横向预应力束张拉对横梁横向应力的影响,并探究改变横向预应力束张拉控制应力对横梁局部拉应力的优化效果。结果表明,在横梁处张拉横向预应力束可以使横梁预应力储备充足,同时通过改变张拉控制应力,降低了横梁局部拉应力。     

某地铁桥梁箱梁下挠及开裂检测评估处治技术

某地铁高架桥为65 m+120 m+65 m预应力混凝土变截面连续梁桥,建成后运营不久发现主梁产生较大的竖向下挠,并且主梁跨中底板出现较多延伸至腹板的横向裂缝。为了解主梁下挠和裂缝产生的原因以及目前桥梁的技术状况,对该桥梁进行了专项检测,并采用有限元软件进行结构验算。检测及验算结果表明：该桥梁体下挠和开裂的主要原因主要是梁体跨中预应力的损失,特别是底板束预应力损失过大或张拉不足而导致的梁体抗弯承载力不足。根据检测评估结果主要采用了体外预应力钢束进行维修补强。维修处治后的荷载试验表明,桥梁强度、刚度及动力性能均满足规范要求,桥梁加固处治效果良好。