刚接空心板截面的优化及试验

针对传统铰接空心板存在的不足,依托某桥实际改造工程,提出刚接空心板的方案,并对刚接空心板的截面展开优化研究。在保证结构安全性的前提下为达到最优的经济效益,以空心板顶板厚度、底板厚度和腹板宽度为设计变量,利用ANSYS优化模块进行截面优化分析,根据优化结果预制出单根刚接空心板,进行单梁静载试验,验证了结构的可靠性,对相关结构的设计有实用价值。     

拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法

为研究拼宽空心板桥荷载横向分布系数的计算方法，首先分别开展采用8，22 cm铺装层的空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，接着开展采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，并将试验结果与既有铰接板法和刚接板法荷载横向分布系数的计算结果进行对比分析；最后讨论既有铰接板法和刚接板法的适用范围，进而提出了一种新的荷载横向分布系数计算方法，并探讨拼宽空心板桥的拼接结构刚度取值的合理范围。研究结果表明：既有铰接板法和刚接板法分别适用于计算铺装层厚度较小和较大的空心板桥荷载横向分布系数，但二者均无法考虑不同铺装层厚度对荷载横向分布的影响，为此提出了考虑铺装层厚度影响的荷载横向分布系数计算方法，相应的计算结果与试验结果的偏差仅为2.7%；对于采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥，铰接板法或者刚接板法均无法正确地反映拼宽空心板桥的荷载横向分布规律，为此提出了考虑拼接结构刚度的拼宽空心板桥荷载横向分布系数计算方法，其中新旧桥板高错位布置的拼宽空心板桥拼接结构刚度为不考虑新桥铺装层厚度的刚度，该方法求得的荷载横向分布规律与试验结果的变化趋势一致，相应的计算结果与试验结果的最大偏差仅为5.4%。     

异型铰接板梁的横向分布系数计算方法

随着我国经济的快速发展,使地方道路的分布越来越密集,修建高速公路时需要频繁地跨越地方道路以及河流等,尤其在水网密布地区,这种情况更加严重.而被跨越的道路、河流等和路线的交角可能差异很大,造成工程建设中较多地采用异型板梁结构.因此,研究异型铰接板梁的横向系数计算方法具有一定的现实意义.在进行合理假定的基础上,采用铰接板粱法推导出异型铰接板梁的横向分布系数的计算公式,总结了荷载在异型空心板梁上的横向分布规律,为异型铰接板梁的横向分布系数计算提供了理论基础.     

装配式斜交空心板梁桥的内力简化计算方法

针对装配式斜交空心板梁桥的内力计算,推导了控制截面的内力折减公式,提出了将内力折减与铰接板法相结合的简化计算方法,并利用空间有限元和实桥测试等方法验证了该方法的正确性。     

装配式空心板的横向预应力加固机理

为了研究装配式空心板在施加横向预应力后结构横向整体受力情况,基于铰接板法和刚接板法相关理论,以某装配式空心板桥加固工程为研究对象,开展了加固桥梁铰缝处传力机理的研究。结果表明:装配式空心板在施加横向预应力后,其横向联系介于铰接和刚接之间。通过对实测数据进行定量分析,构建典型方程,计算出不同比例系数对应的各板影响线值,并采用相对误差最小原则,确定结构横向受力情况,研究成果可为该类桥梁的加固分析提供参考。     

公路预应力空心板梁桥单梁试验及评定

为了对公路预应力混凝土空心板梁旧桥的承载力进行评定,采用单梁试验及承载力评价方法。选取病害较重、横向分布系数较大位置的空心板梁,按铰接板法计算空心板跨中的横向分布系数,按照形心高度、面积和惯性矩不变的原则,将空心板等效为工字形截面,计算出单梁承载力和相应的理论应力值及挠度值。对单梁进行试验加载并测试其应力和挠度,通过理论值与实测值的对比,评估单梁的结构性能。通过对一座13m跨径预应力空心板梁桥单梁试验及受力性能进行评价,证明了单梁试验是一种实用有效的方法。     

铰接斜板桥各板端支反力分布的探讨

随着高等级公路的发展,铰接斜板桥以它顺从线形跨越的合理性、运输安装方便和施工周期短的特点而广泛用于跨越和立交工程中。一般为了保证斜板的稳定性,铰接斜板桥在各板端的锐、钝角均设置支座。由于铰接斜板既不同于铰接正交板,又不同于整体式斜板,所以各板端锐、钝角支反力分布比较复杂,至今尚未见到有关这方面比较成熟的分析结果。因此,在以往的铰接斜板桥支座设置中,大多数是参考整体式斜板支反力的分布特性,偏保守     

梁格法分析铰接板梁桥虚拟横梁刚度的取值研究

梁格法是桥梁结构空间分析的一种有效方法,而虚拟横梁刚度是用梁格法分析铰接板梁桥时计算结果准确性的关键,但在其取值上没有规范的方法。对几种铰接板的计算方法分别进行了阐述,给出了相应的计算实例,并与现场试验对比结果,对各方法的计算准确性和适用性进行了探讨,最后给出了梁格法中虚拟横梁刚度取值的建议。     

考虑铰缝损伤的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数计算方法

为准确计算装配式空心板梁桥铰缝损伤后跨中截面荷载横向分布系数,以5片空心板组成的装配式梁桥为研究对象,基于铰接板梁法,考虑铰缝损伤,提出修正铰接板梁法。基于铰缝损伤的受力特性(铰缝抗剪刚度变小,使铰缝两侧的空心板间产生附加挠度Δwi),引入铰缝刚度分配系数ξi和协同工作系数i,根据相邻板梁在铰缝处竖向相对位移为0的变形条件,推导出铰接力gi正则方程并求解,采用铰接力gi与荷载横向分布影响线竖标值ηij的对应关系,计算荷载横向分布系数。采用该方法计算4×13m简支钢筋混凝土空心板梁桥跨中荷载横向分布系数,并与荷载试验、有限元法及传统铰接板梁法的结果进行对比。结果表明:该方法的计算结果与桥梁荷载试验的结果较相符,验证了该方法的有效性。     

空心板梁桥铰缝受力特性与破坏模式的试验与理论研究

中国现行空心板梁桥设计方法的核心是铰接板法,该方法在减小计算成本的同时忽略了铰缝的实际受力方式,导致此类桥梁在运营过程中铰缝病害多发。该文将有限元方法和全尺寸模型试验得出的空心板梁桥横向分布结果与现行设计方法采用的铰接板法计算结果进行对比,发现铰接板法在计算空心板梁桥横向分布时存在较大误差,铰缝实际受力方式与设计方法所假设的受力方式有很大区别。最后通过开裂分析和模型破坏试验说明了铰缝开裂的原因。结果表明:铰缝横向受力明显,横向正应力为铰缝开裂的主要原因之一,并非单纯竖向剪力作用。     

变截面混合拱塔受力分析

以太原市通达街跨汾河的四跨单塔自锚式悬索桥为背景工程,针对其混合拱塔的结构形式,外壁板为空间曲面且构造复杂等特点,建立主塔的板壳实体有限元模型,对其受力进行分析,总结了变截面混合拱塔的传力特点,为今后同类型结构设计提供依据。     

新型刚接空心板桥梁应用与技术指标分析

结合传统铰接空心板存在的不足及病害,介绍了新型预制装配式刚接空心板,并针对S7公路工程20 m跨径的刚接空心板进行了结构分析。此外对三种空心板进行了技术指标对比。     

先张法预应力混凝土刚接空心板(桥梁)标准化设计

跨河中小桥梁需要采用结构高度低、起吊重量小的上部结构,以尽可能降低桥面标高,方便运输和吊装施工。在充分利用各预制场现有的设备和生产工艺的前提下,设计了一种新型的刚接空心板并进行标准化设计。该空心板保留了铰接空心板建筑高度小、制作安装方便、起吊重量轻、造价低、用钢量少的优点,同时又改善了原有铰接空心板桥梁铰缝薄弱的缺陷,在老桥改造和新桥建设过程中具有很高的推广价值。     

基于损伤分析的空心板桥荷载横向分布系数研究

既有空心板桥服役过程中,由于受到车辆荷载和外部环境的侵蚀作用,其上部结构不同部位会发生程度不一的损伤,梁体裂缝会导致主梁整体刚度退化,铰缝开裂损坏会导致传力削减。文中综合考虑梁体和铰缝均发生损伤情况,对桥梁损伤进行量化评估,在传统理论方法的基础上,引入主梁刚度损伤系数和铰缝传力削减系数,推导适用于发生损伤空心板桥的修正铰接板法,并与实体模型计算结果进行对比。结果表明,采用综合考虑梁体和铰缝损伤的修正铰接板法计算的荷载横向分布系数与实体模型分析结果相符。     

基于并列铰接空间地基梁法的闸首底板计算分析

介绍并列铰接空间地基梁法的理论推导过程,结合山东八里湾船闸工程实例,分别运用并列铰接空间地基梁法、平面截条法、有限元法3种方法计算闸首底板内力并进行对比分析,结果表明并列铰接空间地基梁法比平面截条法更接近有限元法的计算结果,验证了并列铰接空间地基梁法的可靠性,可以推广应用到船闸闸首底板、水闸底板等基础梁板的设计分析中。     

水平双向地震作用下钢桥墩损伤区域长度研究

钢板局部失稳是典型的钢桥墩地震破坏形式之一，因此在进行结构地震反应分析时需要考虑钢板局部变形对计算结果的影响。为了研究钢桥墩结构的地震损伤特征并为建立合理的杆系-板壳混合单元模型提供依据，以矩形截面钢桥墩为对象，采用板壳有限元模型和修正双曲面滞回本构模型分析了结构在水平双向反复荷载作用下的破坏过程，讨论了加载路径对桥墩承载力、延性以及极限状态下局部变形特性的影响；通过结构参数分析拟合了钢桥墩地震损伤区域长度预测公式；通过全板壳单元模型和杆系-板壳混合单元模型的桥墩弹塑性地震反应分析结果对比，验证了损伤区域长度预测公式的适用性。结果表明：钢桥墩在单方向上的承载能力和延性特性与荷载作用路径有关，沿正方形加载时结构的延性最小，沿斜方向加载时结构的承载力最小；荷载作用路径对钢桥墩极限状态下的损伤区域长度影响不明显；矩形截面钢桥墩地震损伤区域长度主要与截面宽度及横隔板间距有关，根据这2个参数建立的钢桥墩地震损伤域区域长度预测公式能够正确反映结构在水平双向地震作用下发生局部失稳的范围。该公式可为钢桥墩地震损伤范围预测以及合理混合单元模型的建立提供参考依据，但预测结果偏于保守，精度仍有待于进一步提高。     

重载条件下小跨径简支板桥的横向铰接能力分析

通过对高速公路小跨径简支板桥的重车加载实验,发现铰缝设计、水泥混凝土桥面铺装层厚度和桥面钢筋网等因素,决定了小桥涵上部梁板的横向铰接能力。在重载车辆的反复作用下,传统的小几何尺寸接缝将会出现铰接能力衰减,甚至丧失铰接能力,导致车轮直接作用的梁板出现挠度过大,单板受力的不利状况,影响整个桥梁结构的使用寿命和安全通行。因此,应进一步加强高速公路小跨径板桥的铰缝设计和施工质量控制。     

十八、斜交桥

目前在公路工程实践中,由于路线与河道,或路线与其他线路斜交,将桥梁结构布置成斜交桥其经济效益更为显著。中小跨径的斜交桥一般多采用实心板或空心板,又有整体与铰接的两种体系。当跨径超过20米,一般不再用板形结构而改用斜梁排形式,截面做成T形梁、分隔式箱形梁或脊骨梁。本文介绍斜交桥在世界各国发展概况、受力特征、实用计算方法及示例、体系构造及布筋方式,最后对我国目前的发展做一扼要回顾。     

空心板铰缝质量对活载横向分布影响的实体模型空间分析

装配式混凝土简支空心板桥采用企口混凝土饺联结形成整体,共同承受车辆荷载。然而,由于种种原因空心板铰缝失效,导致传荷能力下降甚至形成单板受力,造成梁板的过早损坏,大大缩短桥梁使用寿命。本文采用MIDAS FEA空间计算分析软件来模拟板块和铰缝混凝土,通过铰缝参与工作的有效截面的变化来对比分析车辆荷载作用下不同铰接质量空心板内力的分布情况。     

空心板桥扩宽新旧结构的连接设计

结合杜河桥拓宽改造项目,提出了设置后浇带的盖梁新旧结构连接设计、侧面植筋和应用钢纤维混凝土的空心板新旧结构铰接连接设计,取得较好效果,具有一定的参考价值。