反复加载下实桥预应力混凝土空心板纵向开裂行为试验研究

预应力空心板在我国公路桥梁中有广泛应用,本文通过30 m跨径实桥空心板的反复加载试验发现纵向裂缝一般首先出现在构件有缺陷的部位,试验数据表明在荷载和裂缝宽度较小的裂缝开展初期,纵向裂缝宽度发展受循环加载荷载及次数的影响不明显;而当荷载和裂缝宽度增大到一定程度时,纵向裂缝宽度随荷载水平的增加而明显增加.研究结论对于掌握空心板桥梁在反复荷载作用下的纵向裂缝开裂行为及其损伤累积规律、对于认识桥梁性能变化过程有重要参考意义.     

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。     

纵向裂缝对预应力空心板桥承载力影响分析

既有预应力混凝土空心板桥梁底纵向裂缝是一种较为常见的病害现象,为了分析纵向裂缝对全桥受力性能的影响,从而指导对类似桥梁的养护和加固,对某先张法预应力混凝土空心板连续梁桥进行了正常运营设计荷载下的静力试验及理论分析。结果表明:静力荷载作用下各空心板的静力指标均满足实验规程的要求,纵向裂缝对空心板桥正常运营设计承载力的影响很小;实测梁体横向分布影响线与未开裂截面的理论值较为接近,纵向裂缝对桥梁整体工作性能影响较小;荷载作用下,梁底纵向裂缝开裂两侧剪切效应不明显,对空心板抗扭性能影响较小。     

服役15年的先张法预应力混凝土空心板破坏性静载试验研究

为了研究服役多年的预应力空心板实际的受力性能和承载能力,对从一座已运营15年的预应力混凝土空心板桥上拆除下来的单片空心板进行单梁加载试验。采用分级加载的方式进行静载试验,逐级增加荷载,直至受拉区混凝土开裂,桥梁破损。对该空心板在各级试验荷载下的应力、挠度历程和裂缝发展的全过程进行观测和分析;同时使用有限元软件进行理论计算,并将实测值与理论值进行对比分析。研究结果表明:空心板抗裂性不能满足正常使用极限状态要求,空心板实际承载力小于设计承载力,各截面承载力不均衡,在加载过程中沿梁长方向各截面刚度变化不均匀,但在破损阶段却表现出了较好的延性特征。     

钢箱组合梁混凝土裂缝特征试验

为了解斜腹板钢箱组合连续梁负弯矩区混凝土裂缝的特征,选取2根斜腹板钢箱组合梁进行负弯矩受力性能试验,考察负弯矩荷载作用下组合梁混凝土板裂缝的出现、发展过程和裂缝宽度变化,以及钢筋和混凝土板上缘的应变分布。结果表明：组合梁混凝土在荷载较低时就产生开裂,混凝土板中的裂缝分布特性与配筋率有关;当配筋率较小时混凝土开裂引起其附近的钢筋应变突然增加,钢筋屈服后随着荷载的增加裂缝宽度也增长较快;当配筋率合理时,混凝土产生的0.2mm宽裂缝对应荷载为初始开裂荷载的3倍以上;裂缝间距与混凝土板中横向配筋间距和剪力钉间距有一定关系。     

预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究

以某A类预应力混凝土预制简支小箱梁为对象,通过重物堆载法的分级加载试验,研究探讨了预应力混凝土简支箱梁开裂后的静力性能。结果表明:开裂后的预应力混凝土箱梁尽管在设计荷载下仍处于线弹性工作状态,但其工作状况特征符合B类预应力混凝土构件。在各级荷载作用下,箱梁开裂区域相同部位钢筋与混凝土变形并不协调,正截面符合平截面假定,横截面剪力滞效应明显,且裂缝扩展较显著。同时,桥面铺装层与箱梁共同作用完好,其组合作用可按考虑桥面铺装层完全参与作用计算分析。     

铺装层工作机理的模型试验分析

为了研究混凝土桥面铺装层对桥梁结构校验系数的影响,以简支混凝土空心板室内缩尺模型为对象,在不同试验工况下,测试并得到了空心板的应变、挠度值,然后通过理论分析分别研究了桥面不参与受力、全部参与受力、部分参与受力等多种情况下的空心板的理论值,并将其与试验测试值进行对比分析,结果发现在模型桥梁中有约2/3的桥面铺装层参与了结构的整体受力。表明桥面铺装层对空心板的校验系数影响显著,其结论可为梁桥荷载试验中校验系数的取值范围提供理论依据。     

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。     

混凝土护栏对简支空心板的受力影响

混凝土护栏是桥梁设计中较常用的护栏形式,而简支空心板又是现在桥梁建设中常见的桥梁结构,简支空心板桥梁设置混凝土护栏后,护栏与桥梁边板刚性连接将对桥梁边板的受力产生影响,本次通过有限元法分析设置混凝土凝土护栏对简支空心板的影响。     

后浇混凝土铺装层加固预应力混凝土空心板的受剪性能研究

以跨径13m的简支空心板桥为研究对象,采用非线性有限元方法分析了空心板在加固前后的受剪性能,得到了空心板在荷载作用下的荷载～变形曲线、剪应力分布规律、开裂荷载和破坏荷载。分析结果表明,在梁顶后浇15cm厚配筋混凝土加固层后,原空心板的抗剪开裂荷载提高28.4%,抗剪极限承载力增大30.7%,抗剪加固效果较好。由规范方法与非线性有限元方法计算结果的对比可知,目前设计中所采用的简化计算方法过于保守,容易造成材料的浪费。     

PC薄壁宽幅空心板纵向开裂原因分析及加固措施

针对目前预应力薄壁宽幅空心板桥普遍发生的底板纵向开裂现象,以某高速公路薄壁宽幅空心板桥为背景,分别采用弹性地基梁比拟法、有限元法和足尺模型扭转试验法分析该桥空心板底板开裂原因。该薄壁宽幅空心板桥上部构造均为20m后张法预应力混凝土宽幅空心板(混凝土为C40),每跨横向各设8片空心板。理论和有限元计算得出最大扭矩作用下空心板最大横向拉应力分别为2.23MPa、2.35MPa(角隅处),大于C40混凝土抗拉强度设计值。基于荷载叠加原理进行了空心板足尺扭转试验,试验值与计算值趋势一致,进一步表明畸变效应是导致纵向开裂的主要原因。根据纵向裂缝的特征及其原因,提出采用粘贴钢板法对板梁进行加固,并运用有限元程序ANSYS计算了加固后板梁的横向拉应力,验证了加固方案的可行性。     

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。     

桥梁的局部维修加固工艺与控制

某城市桥梁为预应力混凝土简支空心板结构,运营10a后出现了支座下墩身开裂、梁体裂缝等病害。该文简要介绍了加固方案的选择。具体介绍了加固施工的方法和工艺要求,从而使桥梁结构加固达到预期的目的,延长了桥梁的使用年限。     

基于WIM的广东省公路桥梁车辆荷载模型研究

为研究适合于广东省实际的公路桥梁车辆荷载模型,选取该省5条具有代表性的高速公路,基于动态称重(WIM)系统实测的交通轴载数据,参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)的方法,拟定符合广东省实际交通状况的车辆荷载参数,获得相应车辆荷载模型,并采用推荐车辆荷载模型与规范荷载模型对不同结构形式的桥梁活载效应进行对比分析.分析结果表明,按照规范原则得到的广东省实测车辆荷载总重和轴重均大于规范给定值;各种结构桥梁在推荐的车辆荷载模型作用下的活荷载效应均为规范计算值的1.4倍左右,桥梁跨径越小,活载所占设计荷载的比例越大,规范对活载效应的低估越明显.     

施工高温作用后CFRP板增强箱梁桥顶板界面有限元分析

为了研究SMA(沥青玛蹄脂)摊铺高温作用后CFRP板-混凝土界面剥离破坏,采用SMA摊铺的高温作用后的界面有限单元进行剥离破坏准则定义和回归分析。借助大型通用有限元软件MSC.MARC调用界面有限单元并对CFRP板箱梁桥顶板进行有限元模拟。通过有限元分析可以看出:当荷载值比较小时,CFRP板-混凝土界面未产生裂缝,CFRP板与混凝土间黏结性能较好,沿着梁跨中至梁端方向,CFRP板应变值呈递减趋势。随着荷载值增大,在试验梁跨中位置附近,CFRP板-混凝土界面层出现初始剥离,在界面层剥离区域,CFRP板应变值曲线斜率明显下降,CFRP板应变曲线形状近似S形。随着荷载值增加,在剥离区长度范围内,CFRP板S形应变值沿自由端方向扩展逐渐增大,初始剥离一旦开始,荷载值随之骤然下降;在剥离区域,CFRP板应变值维持恒值不变。研究表明:通过定义SMA摊铺高温作用后CFRP板-混凝土界面单元,引入双重剥离破坏准则,CFRP板-混凝土的界面受剪可通过恒定的裂面剪力传递系数来描述,根据箍筋量配置的不同来描述开裂后混凝土受剪行为,混凝土的开裂形态借助开裂应力描述,受拉软化形态借助软化模量描述,较好地模拟了特殊环境下的CFRP板-混凝土界面的剥离破坏过程。     

声发射技术在混凝土空心板桥裂缝检测中的应用

由于传统的裂缝检测方法效果差且不安全,提出采用声发射技术进行桥梁裂缝检测的方法。以驻马店练江河桥为背景,对其南边跨进行静载试验,利用声发射技术检测试验过程中混凝土空心板桥板底和铰缝处的裂缝扩展情况,研究声发射信号与裂缝扩展的对应关系。结果表明:试验过程中,混凝土空心板受力良好,没有出现宏观裂缝和结构性损伤,铰缝产生了较为严重的损伤;低幅值信号由微裂纹的扩展和旧裂缝断裂面的相互摩擦产生,高幅值信号由宏观裂缝的进一步扩展产生;声发射信号分析结果与桥梁实际病害一致,声发射技术应用于混凝土桥梁的裂缝检测具有较好的可行性。     

连续配筋水泥混凝土路面开裂过程及影响因素分析

为了解CRCP路面的开裂过程及影响因素,借助有限元软件ANSYS,对CRCP路面早期及后期的开裂过程进行了分析,并讨论了地基阻力、筋材模量、温差及黏结刚度对CRCP路面开裂行为的影响。结果表明:在水泥混凝土面层铺设初期,裂缝大约在其间距为40 m时稳定;当水泥混凝土板长小于15 m时,地基摩阻力对板中混凝土的应力影响很小;筋材模量越大,筋材约束混凝土变形的能力就越强,最终水泥混凝土的开裂间距越小;温差越大,水泥混凝土路面的开裂速度也越快,但最终水泥混凝土的裂缝间距是趋于一致的;筋材与混凝土间的黏结刚度越大,水泥混凝土路面的开裂速度越快,最终的裂缝间距也越小。     

水压下开裂混凝土中水分渗透红外试验

为了研究水下隧道开裂混凝土中水分渗透过程和影响因素,基于Richards方程和立方定律提出了外水压力下水分在开裂非饱和混凝土中的运动方程,根据水下隧道一侧承受外水压力、一侧接触大气的服役环境,设计了混凝土内部孔洞和裂缝承受冷却压力水的渗透试验,采用红外热像仪可视化研究水分入渗开裂混凝土的过程;通过红外辐射特性来分析裂缝几何特征、外水压力和初始饱和度对开裂混凝土中水分渗透的影响,并将试验结果与水分运动方程的影响因素进行对比。结果表明：外水压力越大、混凝土初始饱和度越小,则开裂混凝土试块的内外温差越大,表面温度变化曲线越陡峭,说明水分流速相应地越快,入渗深度越大,证明外水压力和初始饱和度都是开裂混凝土中水分运移的驱动因素;裂缝宽度越大、裂缝长度越长,混凝土试块表面红外温度越低,试块内外温差越大,说明裂缝面积越大导致冷却水入渗流量越大和渗透深度越深,证明裂缝宽度与开裂混凝土的渗透性正相关;另外垂直裂缝方向相比平行裂缝方向的红外热图观测效果更明显。在进行水下隧道渗漏预测时不宜忽略裂缝几何特征、外水压力和初始饱和度,不然会低估水流速度和流量,影响水下隧道的长期安全和耐久寿命。     

黑龙江省公路水泥混凝土路面疲劳开裂形态分析

水泥混凝土路面结构设计一般以水泥混凝土板的疲劳开裂作为路面损坏的基准,应用有限元分析和Miner线性累积损伤理论,结合黑龙江省实际,从疲劳开裂角度分析公路水泥混凝土路面可能的裂缝表现形态,确认在车辆和温度荷载的循环作用下,现阶段黑龙江省公路水泥混凝土路面纵向裂缝和横向裂缝均有可能发生,但产生纵向裂缝的可能性大于出现横向裂缝的可能性,纵向裂缝的普遍存在有着路面结构方面的内在因素。建议结合各地的实际使用条件,对水泥混凝土路面的构造细节和受力状态做进一步探讨。     

基于静载试验的某在役预应力砼简支空心板桥受力性能分析

依托大干渠预应力砼简支空心板桥,介绍了基于静载试验的桥梁检测内容和检测方法;对桥梁结构的测试数据进行统计分析,研究了该桥的横向连接性能及在荷载作用下相对残余应变和变位等主要性能指标。结果表明,该预应力砼简支空心板桥整体性好,板梁之间的横向联系满足设计要求;在设计荷载作用下各板处于弹性工作阶段,承载能力和刚度均满足规范要求。