大体积混凝土结构缺陷无损检测方法研究

大体积混凝土结构施工质量是否良好是影响结构长期力学行为和耐久性能的重要因素，由于受结构几何尺寸偏大、内部埋设钢筋密集等条件的影响，很难采用传统混凝土检测技术对其内部浇筑质量进行快速、无损检测和评价。提出一种以弹性波CT扫描技术进行普查，超声波断层扫描成像技术与探地雷达技术为精细化调查手段的大体积混凝土结构内部缺陷综合无损检测方法，分析了该方法的检测原理和实施流程，然后将其应用于某互通立交桥梁大体积承台混凝土缺陷检测，并采用钻芯法、超声-回弹综合法对其可靠性进行验证。研究结果表明：提出的大体积混凝土无损检测方法能有效探测混凝土内部缺陷分布情况，减少内部金属材料对信号分析的干扰，具有现场检测效率高、缺陷定位准确等优势，该方法的运用为大体积混凝土结构内部缺陷检测和补强加固提供了新的解决思路和实践指导。     

钢-混凝土连续组合梁的设计分析

结合实际设计桥梁,讨论分析了一些钢-混凝土连续组合梁桥的设计要点.通过合理的控制连续梁中间支座顶升的方法,可以使连续组合梁得到很好的预加应力效果.通过增加中墩附近底板混凝土,可以增加桥梁结构的刚度,降低钢梁下缘的应力,并提高局部的稳定性.     

混凝土桥梁悬臂牛腿结构精细数值分析

为了准确分析混凝土桥梁悬臂牛腿结构的空间受力状态,寻求模型规模、加载方式、应力水平及其对分析结构的影响,文章以带预应力混凝土简支T梁挂孔的4跨T型刚构桥梁实体工程为背景,分别建立了不同悬臂梁段长度的5个局部有限元模型,对比分析了不同模型尺寸时,中载和偏载工况下结构的应力及变形,研究分析了运营荷载及不同超载情况下结构的应力及变形状况。结果表明,局部模型的应力应变可用于实际设计,偏载状况更不利,结构变形应采用整体模型进行计算;发生在腹板位置凹角处的主拉应力较大,结构分析及配筋时应注意腹板附近混凝土应力状态的把握。     

基于有限元对某复工隧道初衬的安全性分析

依托某停工达6年的高速公路隧道工程,基于复工初衬病害检测,运用ANSYS有限元软件建立适于该隧道初衬病害及缺陷的模型,分别从初衬背后存在空洞、钢拱架锈蚀、喷射混凝土的厚度不足及开裂等缺陷病害对隧道V级围岩段初衬结构的安全影响进行了模拟分析。结果表明:隧道初衬结构中,病害缺陷处存在应力集中情况,初衬结构最大主应力随着各种病害的发展逐渐增大;初衬结构拱顶沉降变形随着钢拱架锈蚀、喷射混凝土的开裂及厚度不足病害缺陷的发展逐渐增加;隧道初衬结构的不同程度病害缺陷对其安全系数的影响呈非线性。应对病害加以治理,确保隧道     

初始缺陷的大跨径钢管混凝土拱桥安全稳定性评估

初始缺陷的发生不仅会降低结构的承载能力,还会对后续的施工安全产生巨大的影响,不利于保证拱桥结构的整体稳定性。基于此,以某拱桥项目为实例,结合稳定性分析理论,通过空间有限元模型的建立,对成桥状态稳定性分析,由此总结出初始缺陷对钢管混凝土拱桥稳定性的影响,包括拱肋初始几何缺陷、拱肋内倾角、拱肋混凝土浇筑缺陷等内容,为正确评估大跨径钢管混凝土拱桥的稳定性提供参考。     

广东省某高速公路东莞北特大桥维修与加固

广东省某高速公路东莞北特大桥为预应力混凝土T梁桥,在超重交通环境下桥面频繁出现病害,为不影响行车安全,对该桥上部结构进行维修加固:清除原桥面沥青混凝土铺装层,修补桥面板局部病害,并新铺混凝土整体化层,加铺薄层高模量沥青混凝土铺装层;将桥面连续改造为桥面结构连续;将K字端横梁改为矩形端横梁;更换支座及伸缩缝;对T梁局部进行加固等。实践表明,经过大修后虽然还存在个别缺陷,但桥梁上部结构的主梁刚度提高,梁体横向连接加强,整体受力状况得到改善,基本达到了预期的维修效果。     

爆炸荷载作用下混凝土梁桥受力和变形特性研究

通过数值模拟研究了爆炸压力时程荷载加载在0号块位置下桥梁结构整体响应及其变形特性,并通过改变主梁混凝土材料的强度、爆炸荷载曲线,对材料参数、加载大小、加载速率等因素进行分析。得出了爆炸荷载位于支点附近截面时,一般造成桥梁结构爆点附近的局部变形;混凝土强度的提高,在结构发生整体变形及大面积局部变形的时候有利于结构抗爆;加载速率越大,变形效应越大;在加载冲量相等的情况下,随着加载峰值超压的增大,变形效应也将增大。文章研究结论可为桥梁结构的抗爆设计以及综合防护提供参考。     

初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响研究

施工误差、材料性能不均匀等因素必然导致钢管混凝土混合柱高墩存在一定的初始缺陷。文中以四川干海子特大桥为工程背景,运用一致缺陷和改进随机缺陷理论,考虑材料非线性、几何非线性,对钢管混凝土混合柱高墩进行极限承载力分析,得到其极限承载力特征参数,进而研究初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响,并采用随机有限元法对初始材料缺陷进行极限承载力敏感性分析。结果表明,钢管混凝土混合柱高墩属于缺陷敏感结构,对于干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩,初始缺陷限值按现有规范取值风险较大,其初始缺陷限值建议取墩高的1/2 000;与一致缺陷模态法相比,结构初始缺陷值控制在较小范围内时,采用随机缺陷模态法计算所得钢管混凝土混合柱高墩的极限承载力偏小;沿墩高方向缺陷对结构极限承载力的灵敏度变化较大,呈现下部结构大于上部结构、两端大于中间的规律;干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩对顺桥向缺陷最敏感;钢管混凝土混合柱高墩材料缺陷对极限承载力的敏感性从大到小依次为纵向连接杆件外径、纵向连接杆件钢管壁厚、核心混凝土弹性模量、柱肢杆件外径、核心混凝土密度、钢材密度、柱肢杆件钢管壁厚。     

预应力钢筋混凝土梁缺陷与破坏分析

阐述在预应力混凝土梁中缺陷的发生与发展，分析缺陷对其寿命和承载力的影响，列举施工中预应力混凝土梁的破坏形式，并提出减少缺陷及延长预应力混凝土梁寿命的方法。     

超重荷载钢桥铺装结构设计与桥梁加固方案研究

交通荷载对钢桥面铺装的使用寿命有很大影响,为设计出满足超重行车荷载使用要求的钢箱梁桥面铺装,运用有限元方法分析了3种备选铺装结构在超重荷载作用下的力学性能,并进一步研究为改善铺装受力状况而采取的桥梁加固措施,为桥梁结构与桥面铺装一体化设计做出了有益的尝试。根据研究结果,推荐钢桥面采用"7.5 cm三层环氧沥青混凝土"铺装结构,并对桥梁结构采用在腹板附近加焊纵向加劲肋的方式进行加固。研究表明,增加铺装厚度以及钢桥面板局部结构的优化,可以较为明显地改善铺装的受力状况,建议钢桥结构设计与桥面铺装设计应同步、协调进行。     

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

钢壳-混凝土组合沉管结构抗剪试验

深中通道隧道段采用钢壳-混凝土组合沉管结构(简称SSC组合结构)作为其主结构,隧道横断面抗剪性能成为该结构关键问题。为揭示该结构抗剪机理,基于深中通道沉管顶板局部构造及尺寸,以钢隔板间距、钢腹板间距为变化参数,设计3个缩尺比例为1∶2.5的SSC组合结构试件,开展抗剪试验及数值模拟分析。结果表明：与钢壳格室长高比2.20的试件相比,长高比1.10的试件抗剪极限承载力提高约21.3%;与格室宽高比1.88的试件相比,宽高比0.94的试件单宽抗剪承载力提高约43.4%,减小钢腹板间距、隔板间距能够提高SSC组合结构抗剪承载力;格室长高比2.20的试件破坏为混凝土腹部出现多条从支点到加载点的对角斜裂缝,并伴随加载点和支点处局部混凝土压溃;长高比为1.10的结构破坏为近跨中格室混凝土对角斜压破坏;SSC组合结构抗剪承载力主要由钢腹板和混凝土两部分分担,当长高比从2.20减小至1.10时,钢腹板分担的剪力几乎不变,但混凝土主压应变角度从约29.4°增大至约37.6°,混凝土分担剪力明显增加;钢腹板间距减小后,靠近腹板40%～50%截面高度范围内混凝土的主压应力增大,该范围以外的应力基本不变,表明...     

铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装力学性能分析

针对铁路桥梁超高性能混凝土桥面铺装层的受力特点,结合某连续钢桁梁特大桥工程,采用有限元软件建立力学分析模型。通过对桥面铺装层最不利荷载位置进行分析,研究桥面铺装结构的纵、横向应力及疲劳应力,发现超高性能混凝土铺装层能够有效改善正交异性钢桥面板的应力状态,确定了超高性能混凝土铺装层设计的力学控制指标。     

斜拉桥索塔锚固区结构设计及计算

斜拉桥索塔锚固区承受拉索的巨大集中力,构造复杂,锚固区各构件处于复杂的应力状态,是特大桥设计中的重点和难点之一。以某长江公路大桥为例,对索塔锚固区结构设计及选型进行对比分析,得出内置式钢锚箱和外露式钢锚箱均适用于混凝土斜拉桥索塔,两者结构形式类似,只是与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊上比例不同的结论。钢一混凝土组合索塔在一定程度上利用了钢和混凝土各自的材料特性,提高了索塔的整体安全性能。根据有限元计算模型及结果,进一步分析了钢锚箱的力学特性,并通过增加横向预应力对锚固区的结构进行了优化,为特大桥设计及施工提供参考。     

极高地应力软岩隧道双层支护技术

兰渝铁路两水隧道洞身主要通过炭质千枚岩软岩地层,隧道为极高地应力状态,最大水平主应力值为6.5~11.3 MPa。施工前期,隧道初期支护结构变形较大,部分钢拱架扭曲、断裂,支护结构失稳,初期支护结构侵入衬砌净空,拆换拱情况频繁发生,局部地段二次衬砌开裂。针对前期施工中出现的问题,分别开展双层初期支护和双层衬砌试验,对试验段初期支护变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力、混凝土应力等进行现场试验研究,掌握试验段设计及施工参数条件下,隧道支护和衬砌结构受力和变形规律。主要研究结果如下:1)双层初期支护变形相对较小,喷混凝土应力、钢架应力、二次衬砌混凝土应力及二次衬砌钢筋应力均未超过材料的容许应力,工作状态良好;2)双层初期支护可减少绑扎钢筋的工序,不需要再另增衬砌台车,在工序组织上更加便利,工效性相对较高。     

瓯江大桥钢混结合段局部受力分析

运用大型有限元软件ANSYS对瓯江大桥主桥钢混结合段在运营过程中最不利荷载工况下的应力状态进行了分析。分析结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求。针对钢混结合段的构造与受力复杂情况,对此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施。     

混合梁桥钢-混结合部的应用及关键技术

混合梁是钢-混凝土组合结构的一种。钢梁与混凝土梁在纵向通过连接件、承压板、预应力筋或锚杆等结合在一起。由于钢和混凝土刚度相差大,钢-混凝土结合部设计不当容易造成刚度过渡不平顺、局部应力集中等问题。收集整理国内外混合梁桥钢-混凝土结合部设计成果,并较系统地介绍钢-混凝土结合部的构造形式及其在桥梁结构中应用的新进展,以及需要研究的关键技术问题。     

目录

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。     

变截面曲线连续箱梁承载能力提升技术

在进行桥梁维修加固设计时,根据桥梁结构特点和病害情况,量身定制合理的加固方案,可以有效保证桥梁加固工程的质量和后期的运营质量。从变截面连续箱梁桥常见加固办法出发,对增设劲性钢梁进行深入研究和探讨,利用有限元分析软件Midas civil分析了增设劲性钢梁加固对原结构变形、应力、动力特性的影响,并通过对比增设混凝土加固效果进一步论证了运用该技术加固的可行性和有效性。结果表明,采用劲性钢梁进行加固更有利于提升桥梁结构的刚度,更能有效地纠正挠度和提高结构承载力,具有明显的加固效果。