分节式预制墩身干接缝施工关键技术应用研究

分节式预制墩身采用预应力高强螺纹钢筋干接缝装配化对接施工设计为国内首创工艺技术,介绍装配式分节预制墩身干接缝结构设计、足尺模型接缝匹配试验、吊装及高强螺纹钢筋接长施工技术。试验研究表明,节段间匹配缝密合良好,缝隙宽度均小于5mm;75mm高强螺纹钢筋对接张拉工艺可操作性强,接缝处预应力管道密封良好,管道压浆不漏浆。分节式预制墩身干接缝工艺技术能有效避免湿接缝工艺所造成的混凝土开裂的危害。     

预制节段拼装桥墩多节点转动推覆分析方法及试验验证

为了给预制拼装桥墩抗震设计计算提供参考,针对典型预制拼装桥墩所采用的仅无黏结预应力或无黏结预应力+耗能钢筋连接方式,考虑混凝土、耗能钢筋和预应力筋的非线性本构模型,推导了预制节段拼装桥墩多节点转动推覆分析计算过程。基于关键截面弯矩-曲率分析确定弯矩承载力和对应的墩顶水平荷载,然后计算各个接缝的弯矩和曲率,进而计算墩顶位移。开展了2种接缝连接方式预制节段拼装桥墩试件拟静力试验,将多节点转动推覆分析方法模拟结果与拟静力试验结果进行对比,分析预制拼装桥墩水平抗力-侧移曲线以及接缝张开、预应力筋应力、墩柱转角随侧移的变化,各种位移机理对墩顶位移的贡献,接缝处混凝土应变等。研究结果表明:多节点转动模型与单节点转动模型水平承载力计算结果基本一致,而多节点转动模型桥墩侧移计算结果大于单节点模型计算结果,多节点模型计算精度更高;多节点转动模型接缝张开、预应力筋应力和接缝转动计算结果与试验结果基本一致;开始时墩顶位移主要由剪切位移和整体弯曲位移提供,随着墩顶位移的增大,墩底接缝转动对墩顶位移的贡献逐渐占主导地位;墩柱混凝土轴向应变测试结果验证了各个接缝处混凝土应变随着墩高逐渐降低的趋势,接缝处的混凝土轴向应变远大于墩柱混凝土轴向应变。     

预应力混凝土桥梁节段预制干接缝抗剪性能分析

为研究预应力混凝土桥梁节段预制干接缝的抗剪性能,以预应力混凝土T梁干接缝节段作为研究对象,基于混凝土塑性损伤模型,采用ABAQUS有限元软件建立了混凝土梁节段预制干接缝的三维有限元模型,计算分析了模型在荷载作用下的受力性能.结果 表明:预应力混凝土桥梁节段预制干接缝在弯剪作用下键齿易开裂;剪跨比对节段梁的承载力影响较大,随着剪跨比的增大而减小;接缝的张开是影响节段梁受力性能的关键因素.我国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范和美国AASHTO规范计算的抗剪承载力与有限元结果吻合较好.     

后张预应力节段拼装CFST桥墩抗侧力学行为试验

为发展绿色、高效及可恢复功能的新型预制装配式桥梁结构体系,提出将钢管混凝土(CFST)应用于后张预应力节段预制拼装桥墩的结构形式。介绍了后张预应力节段拼装CFST桥墩关键构造、受力状态及力学行为特征,建立其关键部件设计方法。设计并加工制作了试验模型试件,开展了轴心后张预应力节段拼装CFST桥墩侧向往复加载拟静力试验,揭示了其水平往复加载过程中的滞回行为、骨架曲线、预应力损失、耗能能力、节段间接缝张口、节段间接缝滑移及塑性铰发展等非线性力学行为。研究结果表明:该后张预应力节段拼装CFST桥墩具有较高的抗侧能力和良好的自复位性能,侧向承载能力失效时残余偏移率为0.2%;水平往复位移将会造成较大的预应力损失,失效时即水平最大位移偏移率5.8%时,预应力损失约15%;节段预制拼装CFST墩柱出现双塑性铰效应,底部接缝开口较大,其上相邻接缝处开口量显著减小;试验后接缝处没有出现显著水平移位或错动现象,预制节段墩身没有出现明显外观损伤,底部接缝处应力集中区域钢管内少量混凝土破碎,导致钢管局部屈服;无附加耗能装置的后张预应力节段拼装桥墩耗能能力较差,建议在接缝开口处附设耗能装置。研究成果可为自复位预制拼装CFST桥墩设计和性能优化提供重要参考。     

体外预应力混凝土梁接缝剪切性能及影响因素分析

接缝作为节段施工体外预应力混凝土桥梁的关键构造,也是施工薄弱环节,其力学性能直接影响桥梁整体的承载能力。依托广州市"体外预应力节段施工新技术研究"科技计划项目,以广州地铁4号线节段施工体外预应力混凝土梁为参照,采用ANSYS有限元程序建立梁的非线性数值分析和对比模型,分析节段施工体外预应力混凝土梁接缝处的剪切性能及其影响因素,得出模型梁干接缝直接剪切模式下的受力分布规律,以及接缝构造类型、混凝土强度和接缝界面的粗糙程度等对体外预应力混凝土梁剪切性能的影响程度,供工程实践参考。     

干接缝形状对节段拼装桥墩抗震性能的影响分析

为研究无粘结预应力筋连接的干接缝节段拼装桥墩在水平向低周往复位移荷载作用下的抗震性能和不同接缝形状的影响,建立了平面接触型和干接承插型两种接缝形式的实体有限元模型。其中混凝土采用损伤塑性模型,普通钢筋和预应力筋采用双折线模型,接缝处采用库仑摩擦模型。进行非线性时程分析,发现桥墩主要依靠接缝交替张开闭合提供水平变形能力,墩柱的破坏主要由底层节段混凝土压坏引起。通过两模型滞回特性、骨架曲线、延性性能和残余变形的对比,发现采用干接承插型接缝的桥墩与采用平面接触接缝的桥墩相比,最大承载力与耗能能力相当,但强度稳定段长,延性较好,残余位移也较小,具有更好的抗震性能。     

预制节段干接缝体外预应力混凝土简支梁抗剪性能试验

预制节段干接缝体外预应力混凝土梁是一种适应于快速化施工的新型桥梁结构形式,然而预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的斜截面抗剪破坏机理尚不明确。针对此类状况以文献[18]中推荐的箱型截面为原型,进行4根预制节段干接缝体外预应力混凝土梁和3根整体式体外预应力混凝土梁的1：8缩尺模型试验,揭示不同剪跨比（1.5,2.0和2.5）、接缝类型（整体式接缝和干接缝）以及接缝数量（2和4）对预制节段干接缝体外预应力混凝土梁斜截面抗剪性能的影响。在试验过程中观测裂缝的发展,记录体外束应力增量、挠度发展规律、接缝张开情况和破坏形态。试验结果表明：体外预应力预制节段干接缝混凝土梁在键齿处容易产生裂缝;剪跨比是影响节段梁和整体梁抗剪承载力的主要因素,随着剪跨比增大,节段梁和整体梁的抗剪承载力明显降低;在剪跨比小于或等于2.0时,预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的抗剪承载力小于相应的整体式混凝土梁的抗剪承载力;根据节段式混凝土梁的接缝是否张开,节段式混凝土梁的受力过程可划分为接缝张开前、后2个阶段;在接缝张开前,节段式混凝土梁的力学行为与整体式混凝土梁的无异;接缝张开前、后,节段式混凝土梁的力学行为发生改变;接缝是控制梁抗剪承载力的主要因素,但接缝数量对节段式混凝土梁抗剪承载力的影响不显著。     

节段预制拼装波形钢腹板组合梁整体受力性能试验研究

节段预制拼装波腹板组合梁桥兼有节段预制拼装工艺和波腹板组合结构的优点,极具推广价值。为研究该类型结构的抗弯及抗剪等受力性能,采用成型工艺、体内体外预应力配束比例、剪跨比、接缝数量、波腹板连接形式等参数进行了6片缩尺简支模型梁试验。描述了模型梁混凝土应变、波腹板应变、预应力筋应力、挠度随荷载变化的规律以及裂缝形成过程和破坏形态,分析了各因素对节段拼装波腹板梁受力性能的影响。研究表明:节段梁在弹性阶段与整体梁具备同等刚度;接缝影响了节段梁的破坏形态,较大地削弱了抗弯承载力;混合配束节段梁以及翼缘式连接节段梁表现出更优的力学性能。     

全体外预应力节段预制拼装箱梁桥震害研究

为了解全体外预应力节段预制拼装轻型薄壁箱梁在地震作用下的病害机理,以芜湖长江公路二桥引桥为依托,选取其中5×40m一联(半幅),采用SAP 2000建立精细化有限元模型和杆系模型,并通过现场环境随机振动方法进行动力特性试验,分析节段拼装箱梁的动力特性。采用精细化模型进行动力时程分析,判断该联引桥节段接缝截面是否发生开口震害,采用ABAQUS建立接缝处节段实体模型进行局部应力分析,验证接缝截面的工作状态。结果表明,通过节段接缝截面和剪力键处于受拉还是受压状态可以判断接缝截面及剪力键是否发生开口震害;E2地震作用下,该联引桥主梁节段接缝截面的应力验算指标均小于0,处于全截面受压状态,剪力键均未发生脱离,接缝未出现开口震害。     

节段接缝剪切变形对PC箱梁变形影响试验

为了分析节段接缝的剪切变形对预应力混凝土(PC)箱梁变形的影响,以虎门大桥辅航道桥箱梁为原型,设计制作了1片整体浇筑、3片分段浇筑的PC简支工字梁,并进行了室内荷载试验。运用光纤光栅位移传感器测试节段接缝的剪切变形,据此研究了该变形对试验梁跨中变形的影响。通过对4根试验梁试验结果的对比分析,研究了结合面凿毛、抗剪钢筋配筋率以及疲劳荷载对节段接缝剪切变形的影响规律。研究结果表明:试验梁节段接缝的剪切变形与跨中位移的比值不足1%,可以忽略不计;结合面凿毛可以减小节段接缝的剪切变形;疲劳荷载会在一定程度上增加节段接缝的剪切变形;按常规的方法进行腹板抗剪配筋设计即可满足节段接缝抗剪要求,无需特意增加配筋率。     

节段现浇预应力混凝土宽箱梁后浇湿接缝的早龄期受力分析及开裂控制

针对节段现浇预应力混凝土箱梁后浇湿接缝在早龄期因收缩导致的开裂问题,以嘉鱼长江公路大桥为背景,通过试验测试了该桥施工阶段箱梁混凝土早龄期力学性能,得到了箱梁节段混凝土的收缩预测模型。基于此,采用有限元软件Midas/FEA建立了湿接缝及相邻节段箱梁的有限元模型,分析了湿接缝在混凝土收缩作用下的应力场,并对不同的预应力张拉方案进行了分析。结果表明:湿接缝在混凝土收缩和相邻节段约束作用下,其在混凝土浇筑后第3 d在结合面位置由收缩导致的拉应力达到了1.8 MPa,为该龄期混凝土抗拉强度的87%,因此需在此时进行预应力的张拉以降低混凝土拉应力,防止混凝土在早龄期开裂;若湿接缝按常规方案张拉预应力,湿接缝早龄期最大主拉应力均小于混凝土即时抗拉强度,但其28 d最大主拉应力为2.75 MPa,为该龄期混凝土抗拉强度的93%,存在开裂风险;在该文提出的张拉方案下,湿接缝在早龄期最大主拉应力比常规方案降低了22.2%~32%,有效保证了后浇湿接缝在早龄期的抗裂性要求。     

重庆轻轨嘉陵江特大桥主桥合龙段施工技术

合龙段施工是连续刚构桥挂篮悬浇筑施工的关键环节,文中以重庆轻轨嘉陵江特大桥为例,从刚构桥施工的合龙温度、顶推、锁定以及预应力施加等方面探讨大桥主梁合龙段施工技术。通过该工程的顶推合龙实践,较好地解决了连续刚构桥高温合龙的难题,顺利地实现了合龙,顶推达到了预期效果,且偏于安全。     

预应力节段拼装桥墩力学性能研究

采用拟静力方法比较分析有(无)粘结预应力钢筋、不同预应力钢筋配筋率、不同配箍率和不同节段数量共10种预应力节段拼装桥墩的变形、节段间接触状态、裂缝、预应力钢筋应力和骨架曲线的异同。结果表明:无粘结预应力比有粘结预应力应力均匀,预应力钢筋不容易屈服;接缝的张开是不可避免的,张开的大小和次序与水平位移和节段高度相关;提高节段混凝土配箍率作用有限;同一墩高情况下节段数目对性能几乎没有影响;轴压比在25%左右是一个比较理想的状态。     

武汉沙湖南环路跨楚河桥钢箱梁分节段顶推安装技术

武汉沙湖南环路跨楚河桥为(22+26+22)m三跨连续钢箱梁桥,桥宽33 m,全桥钢箱梁总重1 447 535kg。结合该桥实际情况,对支架法安装、悬臂顶推安装和分节段顶推安装方案进行比选,确定该桥钢箱梁采用分节段顶推法安装。该桥钢箱梁沿纵向分7个顶推节段,为便于运输每个节段沿横向分6个分节段。顶推施工时,首先在桥的一端设置节段组拼场进行节段拼装,单个节段组拼完成后利用下滑道将拼装好的节段逐一顶推就位,然后进行节段总拼装、焊接等直至完成全桥钢箱梁安装。实践表明,该桥采用分节段顶推法安装钢箱梁,加快了施工进度、提高了工程质量以及吊装安全性。     

预应力混凝土连续梁横向顶推过程仿真分析

对一座预应力混凝土等截面连续箱梁的顶推过程进行了仿真分析,采用ANSYS软件建立了该梁的三维实体有限元模型,研究了顶推过程中滑道沉降对支反力、梁体内力以及梁体应力的影响.得到的结论对既有大跨度预应力混凝土连续梁的横向顶推施工具有一定的借鉴和参考作用.     

节段拼装桥墩撞击试验研究与数值分析

为研究采用节段拼装桥墩与整体现浇桥墩在抗撞击性能方面的差异，探究撞击作用下节段拼装桥墩的撞击响应和破坏模式。采用缩比模型，通过水平撞击试验获得节段拼装桥墩和整体现浇桥墩的动力时程响应曲线，观测不同构造形式桥墩在不同撞击速度下的破坏模式，并对比分析桥墩在撞击荷载作用下的撞击力、位移等动力时程响应；采用非线性有限元模型，对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟，并通过与试验结果进行对比，验证其有限元结果的可靠性；通过参数分析探明了撞击高度、预应力值对拼装式桥墩动力响应的影响规律。研究结果表明：在撞击荷载作用下，整体现浇桥墩主要发生了由受拉弯曲破坏转变为墩底斜向剪切破坏的弯剪破坏，节段拼装桥墩主要发生受撞节段剪切滑移和加载区混凝土压溃；与整体现浇桥墩相比，在撞击作用下节段拼装桥墩撞击力峰值降低21.25%，撞击持续时间相应增加147.62%，同时节段拼装桥墩展现出更强的变形能力和能量耗散能力，但未能展现出良好的自复位能力，增加混凝土局部损伤；有限元模拟与试验结果吻合良好，验证了有限元模型的正确性；基于节段拼装桥墩有限元模型，分析得到撞击高度和预应力值对桥墩撞击力的影响较小，但撞击高度对桥墩变形影响较大，预应力值对桥墩整体刚度也有较大影响；因此，在节段拼装式桥墩抗撞设计时应综合考虑撞击高度和预应力值对桥墩的影响，从而保证结构的可靠安全。     

芜湖长江公路二桥引桥段上部结构设计与施工

芜湖长江公路二桥引桥为我国首座全体外预应力节段梁桥,也是国内首次采用下行式架桥机架设节段梁施工。介绍芜湖长江公路二桥引桥段设计采用的新型结构形式,重点对全体外预应力节段梁的总体构造特点、预应力钢束配置特点及大挑臂轻型薄壁箱梁结构的特点进行分析与研究,并对节段梁标准化施工进行介绍,主要分析下行式架桥机架设工艺。     

考虑滑道脱空的多滑道PC箱梁顶推过程中受力性能研究

通过建立某顶推连续PC箱梁ANSYS参数化模型,分析顶推过程中滑道脱空工况下支反力及主梁受力变化规律。计算结果表明:滑道脱空对支反力影响较大,多滑道同时脱空可引起相邻滑道支力剧烈增大;在脱空状态下,主梁顶板压应力降低,底板压应力增大,节段变形基本呈横向分布,多滑道脱空时节段变形影响大于单滑道脱空。     

通河松花江大桥连续箱梁锚下局部应力分析

针对大吨位群锚体系锚下局部应力分布复杂的问题,以通河松花江大桥连续箱梁预应力施工工程为背景,利用大型有限元分析软件建立边梁预应力锚下局部分析有限元模型。考虑预应力孔道挖空及OVM锚具的影响,对预应力张拉完成后、管道压浆前的最不利受力阶段进行数值模拟,揭示锚下应力分布规律。并据此对箱梁预应力体系进行优化,提出优化方案。结果表明:设计优化后箱梁顶、底板,腹板及端横隔板最大拉应力值降为2~4 MPa,对改善局部不利应力条件有较好效果。     

爆炸冲击作用下节段拼装桥墩反射超压分布规律研究

分析桥墩在爆炸冲击作用下的反射超压是研究其动态响应的基础。采用ANSYS/LS-DYNA建立节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型,并通过既有试验来验证建模方法的可靠性。以桥墩结构形式、节段数目、爆炸比例距离及爆心高度等为设计变量,分析其对节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律的影响。研究结果表明：在桥墩节段数目及爆心高度一定的情况下,桥墩反射超压随比例距离的减小而增大；当爆炸高度接近桥墩接缝时,接缝位置处会产生相当大的反射超压；节段拼装桥墩反射超压的变化规律和整体式桥墩有明显差距；通过拟合得到了整体式和节段拼装桥墩不同比例距离处冲击波超压峰值沿桥墩高度分布的简化计算公式,可为研究桥墩受爆的动态响应及其抗爆设计提供参考。