预应力混凝土T梁简支变连续负弯矩区段改进构造试验研究

针对简支变连续T梁桥负弯矩区段开裂等问题,提出了负弯矩区段改进设计,通过模型试验和有限元仿真对比分析了新、旧构造的力学性能,并进一步分析了钢束张拉力及支承形式对结构的影响。研究结果表明:新构造施工难度降低,与传统构造预应力损失变化规律基本一致;预应力张拉控制应力工况下的应力响应差别不大,新构造应力储备更占优势;预应力张拉控制应力变化对结构应力储备影响较大;双支座的"削峰作用"可使结构整体受力优于单支座的试验梁,但双支座出现脱空对结构受力不利。研究成果可为简支变连续T梁桥负弯矩区段构造改进技术提供支撑。     

钢-混组合连续箱梁施工预拱度设置影响因素研究

为确定合理的临时支撑间距与拆除时机、负弯矩区剪力连接件类型及是否设置桥面板预留槽等,以便于钢-混组合连续梁桥设置合理的预拱度,以某(40+75+75+40)m钢-混组合连续梁桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分析相关设计与施工因素对预拱度设置的影响规律。结果表明:钢梁拼装时应采用临时密支撑,并在正弯矩区桥面板混凝土浇筑后再拆除临时支撑;负弯矩区应采用抗拔不抗剪连接件,桥面板正、负弯矩交界区域应设置桥面板预留槽;仅边跨设置向上的混凝土收缩徐变预拱度值,而中跨不需设向下的混凝土收缩徐变预挠度值。该桥边、中跨跨中钢梁制造预拱度分别为17.7mm和161.9mm,施工时考虑了10mm的弹性变形预抬值。成桥时组合梁线形误差在±10mm内,满足设计要求。     

逐跨施工混凝土连续箱梁考虑徐变的剪力滞效应研究

为了解徐变对逐跨施工连续箱梁桥剪力滞效应的影响,基于能量变分法及混凝土徐变理论,建立2跨逐跨施工连续梁考虑剪力滞效应的混凝土徐变次内力计算公式,并以跨径为30m+30m的逐跨施工现浇箱梁桥为例进行计算。结果表明:对于存在施工过程体系转化的逐跨施工连续梁桥,徐变次内力增加了梁体在负弯矩区的弯矩、减小了梁体正弯矩区段的弯矩;考虑徐变效应后,截面的剪力滞效应有所减弱。算例结构中,支座负弯矩区最大剪力滞系数减小20.26%,跨中正弯矩区的剪力滞系数增加了2.1%。     

考虑施工过程的钢箱—混凝土组合梁桥的徐变效应分析

采用ANSYS建立3×50 m的桥梁实体有限元模型，并基于按龄期调整的有效模量法和有限元增量法，使用徐变准则进行徐变等效计算，在考虑施工过程后研究预制板加载龄期为90 d的钢混组合梁桥的徐变效应，并对比预制和现浇两种不同施工方法的桥梁徐变效应。研究结果表明，桥面板中支点负弯矩区徐变应力储备是边支点的7.8倍；跨中徐变应力纵向分布为边跨>中跨，而横向呈现“两边大，中间小”的规律；支点截面呈现明显的正剪力滞现象，且外侧腹板处徐变应力为内侧腹板处的3.5倍。同时，相较于整体现浇桥面板，预制桥面板的边跨正弯矩区徐变应力显著减小，采用龄期180 d的预制板时应力减少了45%;预制比现浇桥面板的剪力滞现象更明显，支点截面龄期180 d的预制板腹板应力为现浇的4.3倍。     

非对称钢-混混合梁桥关键技术研究

为给多跨非对称钢-混混合梁桥设计与施工提供参考,以一座4跨非对称钢-混混合梁桥——龙翔大桥主航道桥为背景,采用有限元软件建立该桥杆系结构有限元模型,分析不同合龙顺序、钢箱梁长度对该桥成桥后线形和内力的影响,以及9个关键参数对预拱度及合龙口纵向变形的影响。结果表明：合龙顺序对成桥线形和内力的影响较小,该桥采用2个中跨依次合龙的施工顺序;各墩墩顶负弯矩绝对值和中跨跨中挠度随钢箱梁长度与中跨跨径之比k₁增大而呈线性减小,该桥k₁最终取0.371,中跨钢箱梁长75 m;钢箱梁自重和主梁混凝土弹性模量对预拱度影响较大,前者变化6%、后者变化10%时预拱度变化值分别约为15 mm和13 mm;环境温度对合龙口纵向变形影响较大,环境温度变化10℃时合龙口纵向变形变化12 mm。施工控制时应严格控制钢箱梁自重、主梁混凝土弹性模量,确保按设计温度合龙。     

钢-混组合梁负弯矩区受力分析与设计方法

通过整理分析了影响组合梁负弯矩区受力性能的因素,改进拉应力的技术措施及负弯矩的设计方法;并结合工程实例,验证钢混组合梁负弯矩区以状态2为原则的设计方法.并在设计、施工构造方面提出了措施和建议.     

预应力连续箱梁桥开裂状态弯矩重分布试验研究

对连续梁的内力重分布的研究,可以帮助更好地分析连续梁的受力性能,而目前国内外对此主要是针对钢筋混凝土结构,对预应力结构尚少有研究。该试验以一个1:4的三跨预应力连续梁模型为基础,以弯矩调幅系数、边支座反力与中支座反力的比值(边/中)为基本参数,通过体外预应力加固前后的对比试验,对连续梁桥弯矩重分布规律进行了研究。试验结果表明:加固后结构的内力重分布较加固前稍大;加载至部分钢筋屈服时,加固前后各跨中最大弯矩调幅系数在-8.34%~-12.62%之间;两墩顶负弯矩区段的最大调幅系数在19.44%~29.59%之间,边/中由初始的32.1%降至28.38%~27.59%。     

结构连续小箱梁墩顶负弯矩区构造优化及试验研究

本文通过对小箱梁墩顶负弯矩区构造进行调研和分析,针对小箱梁负弯矩区在施工和使用中出现的问题,提出负弯矩钢束下弯锚固于小箱梁翼缘板底的优化改进措施,并进行理论分析及依托工程对比试验,改进后的负弯矩钢束构造可以避免以往施工及使用中小箱梁墩顶负弯矩钢束灌浆不密实、张拉伸长量不足、摩阻损失大、施工槽口混凝土质量难以保证等一系列问题。     

Pre-compressed Stress Effect of Negative Bending Moment Area of Continuous Steel-concrete Composite Beam

针对连续钢-混叠合梁桥墩项区桥面板,在非荷载因素作用下受拉易产生裂缝,采用支座强迫位移法解决上述问题.为研究支座强迫位移法对叠合梁桥负弯矩区桥面板产生的预压应力效应,以武汉二七长江大桥汉口侧6×90m连续钢-混叠合梁桥为研究对象,对传统的支座强迫位移法进行了改进,同时利用ANSYS的APDL语言建立大型“梁-壳-实”有限元混合模型,并对其进行局部仿真分析和实测.理论和实测值均表明,改进的支座强迫位移在负弯矩区桥面板中产生了足够的预压应力储备,最大压应力大小为18.5 MPa.在此基础上,将其与传统方案进行对比分析,得出改进方案在负弯矩区桥面板中多产生0.41 ～0.46倍压应力储备,为今后超大跨连续钢-混叠合梁桥的设计与施工提供参考.     

钢-混凝土组合梁桥的截面弹性抗弯承载力计算方法研究

为探求一种钢-混凝土组合梁桥的弹性抗弯承载力计算方法,从弹性理论出发,通过对钢-混凝土组合梁自身构造特点和力学特性的分析与推导,总结、提炼现行行业标准和规范中计算方法的共性,选择满足各种规范要求的计算表达式;对相关参数进行定义,提出了一种简捷、实用的截面弹性抗弯承载力计算方法;给出了钢-混凝土组合梁简支梁桥和连续梁桥弹性抗弯承载力的2个计算示例,基于上述方法分别根据跨中正弯矩区段和中支点负弯矩区段的公式计算了其弹性抗弯承载力,并与其他规范中塑性抗弯承载力的计算结果进行了对比。结果表明:采用该公式计算钢-混凝土组合梁桥的截面弹性抗弯承载力的方法可行、结论可靠,能够用于公路桥梁的截面抗弯承载力计算;可以认为,同一组合梁的截面弹性抗弯承载力是截面承载能力的下限,而截面塑性抗弯承载力则是截面承载能力的上限。     

长边跨高墩大跨连续刚构桥施工方案比较

多跨连续刚构桥属高次超静定结构,施工至成桥需经历复杂的体系转换过程,施工过程显著影响成桥后的线形与受力状态。某山区连续刚构桥长边跨现浇段施工时,由于墩高及地形限制无法采用落地支架和长悬臂托架施工,为减小边跨现浇段长度,提出增设不对称悬浇段的非对称施工方法。以该桥为背景建立有限元仿真模型,分析3种不同施工方案对施工过程及成桥后结构应力与变形的影响,探讨高墩大跨度连续刚构桥的合理施工方案。研究表明:3个施工方案施工和运营阶段应力与变形均满足规范要求;边跨增设非对称悬浇段时,对成桥应力影响较小,主梁下缘压应力储备增加,上缘压应力储备略有减小;增设非对称悬浇段会导致边跨跨中长期挠度增大,但通过合理设置预拱度,不影响成桥线形实现;先边跨、再中跨的合龙顺序有利于减小边跨跨中长期下挠;非对称施工时最大悬臂状态第一类稳定系数较原设计略小,但安全储备仍较高。     

连续钢箱梁抗火性能试验与演变机理

为研究火灾下具有板式橡胶支座支承条件的连续体系多室钢箱结构桥梁的高温响应,设计并制作了两榀两跨连续双室钢箱结构模型试验梁,对其开展了跨中区域与负弯矩区域的耐火试验。采用横向偏位加载实现弯扭耦合作用效应,制作了板式橡胶支座以研究火灾过程中支座性能的退化。通过试验获取了双室钢箱梁的截面温度分布特征、高温变形规律、钢梁屈曲模式以及裂缝开展过程,探析了火灾后钢材与橡胶支座的性能;然后建立了数值分析模型进行验证,结合模型计算剖析了其内力重分布规律与破坏过程,分析了负弯矩区功能失效路径,并开展了参数对比分析,揭示了连续钢箱梁抗火性能演变机理。研究结果表明：火灾下双室钢箱梁中腹板与边腹板的最大温差超过160℃,截面温度梯度分布受火灾强度的影响较大;单跨受火时受火跨持续下挠,而非受火跨先上拱后下挠,中支点受火时仅在末期出现位移激增,弯扭-高温耦合作用下双室钢箱梁出现随受火时间明显增长的横向扭转变形,破坏时截面两侧的挠度差值达到94 mm;连续钢箱梁在受火前期会发生剧烈的内力重分布,负弯矩区急剧扩大,中支座反力骤增至常温时的2倍以上;单跨受火时钢箱梁破坏状态表现出随着中支点附近的塑性扩展最终发展至受火跨...     

基于设计阶段的小箱梁桥墩顶负弯矩病害改进技术研究

根据调研小箱梁桥负弯矩区在施工中的出现的顶板崩裂、张拉不到位等病害较为普遍,影响桥梁长期耐久性。本文针对小箱梁桥负弯矩区在施工和使用中出现的病害,从设计角度出发进行负弯矩钢束下弯锚固于小箱梁翼缘板底的改进技术研究,并进行改进前后的理论分析及对比试验,改进后的负弯矩钢束构造在解决小箱梁负弯矩钢束施工中的一系列问题的基础上,可以更加有效的克服墩顶负弯矩效应,达到设计目的。     

既有RC拱肋不利车载效应随刚度损伤的变化

为合理评估既有RC拱桥的承载能力,对损伤后拱肋最不利车载效应的变化问题进行了研究.采用机动法分析了拱肋区段刚度损伤后各典型截面弯矩和轴压力影响线的变化情况.在此基础上,按照现行公路桥涵设计通用规范中的车道荷载布置方式,并结合正交试验设计方法,研究了具有不同拱轴系数、矢跨比和跨度参数的无铰拱肋各典型截面的不利弯矩和轴压力值随损伤程度的变化规律.结果表明在无铰拱肋中各截面不利轴压力值随损伤程度的变化不大,而不利弯矩值则有较大变化;当损伤程度相同时,拱顶截面不利负弯矩对应的变化系数值最大,而拱脚截面不利正、负弯矩对应的变化系数值相当,且数值也较大.     

小矢跨比上承式混凝土连拱拱桥设计方案优化

井田大桥为74m+128m+74 m小矢跨比上承式钢筋混凝土三孔连拱拱桥,采用Midas/Civil软件建立全桥三维有限元模型分析结构在全施工过程中的受力状态,探寻小矢跨比连拱拱桥的合理成拱方案,优化主拱拱圈的拱轴系数与局部构造.结果 表明,缆索拼接方案的拼接界面不能满足小矢跨比拱桥的弯矩需求,挂篮悬浇方案则可以保证结构的整体性、安全性及美观性;增加拱轴系数能减小拱脚负弯矩,增加拱顶正弯矩,对L/4截面的弯矩影响不显著,综合平衡全拱圈正负弯矩,井田大桥主拱圈拱轴系数取2.6;优化拱圈截面形式后,主拱圈最大压应力处于相对均衡水平,且拱顶负弯矩大幅降低,使全桥内力分布更为合理.     

大跨度桥梁荷载试验结构变形测试与分析

采用桥梁静载试验是对在役桥梁安全评价的有效方法。文中通过对某5跨连续箱梁桥进行静荷载试验,利用有限元软件建立全桥数值仿真模型,分别分析该桥在2~3跨、3~4跨时L/2截面和L/4截面的挠度值;4号墩墩顶荷载下负弯矩值。经过测试,该桥在跨中截面最大的挠度值为11.1mm,而计算值为11.5mm。对3种荷载工况下的挠度值进行对比分析,得出该桥的实测值和理论计算值吻合较好,表明该桥具有足够的桥梁安全储备。     

美国公路桥梁设计规范中关于设计汽车荷载的研究

美国公路桥梁设计规范(AASHTO LRFD)中设计汽车荷载种类多样且复杂,介绍该规范中关于HL-93设计汽车荷载的相关规定,以及荷载影响线的动态规划法分析原理,进而研究变轴距、变车距等形式的HL-93设计汽车荷载在MIDAS Civil通用有限元软件中的快速实现方法。对国外某实桥进行HL-93设计汽车荷载效应分析,并与中国规范做对比分析。结果表明:对该多跨等截面连续梁,随着轴距的增加,主梁支点负弯矩、跨中正弯矩逐渐减小;而随着车距的增加,跨中正弯矩基本不变,支点负弯矩呈现先增大而后逐渐减小的规律。中国公路Ⅰ级与美国HL-93设计汽车荷载效应相比,主梁剪力与跨中正弯矩前者比后者大,支点负弯矩前者比后者小15%左右。     

大跨径波形钢腹板连续梁桥非对称悬臂施工应力及屈曲分析

大跨径波形钢腹板连续梁桥为了减少悬臂施工阶段及运营阶段墩顶箱梁承受的剪力及负弯矩,在设计时通常将跨中一定范围内的箱梁混凝土底板替换为钢底板来减小中跨结构重量,而边跨相对应节段采用满堂支架施工,这种非对称悬臂施工会使桥梁边跨及中跨混凝土应力分布出现较大差异。通过对某三跨波形钢腹板连续梁桥在非对称悬臂施工过程中混凝土应力分布特性及屈曲分析特征值进行分析并得出一些结论,为后续研究提供参考。     

箱形梁活载内力及应力分析

现代的大跨经桥梁广泛地采用箱形截面的承重结构,这主要是因为它具有较好的抗横向弯曲和抗扭性能。例如,在同样的外形尺寸和截面面积情况下,箱形截面所能承受的最大扭矩约为工字形截面的15倍以上,因此,在受到偏心活荷载作用时,以采用箱形截面最合宜;其次,由于箱形截面梁具有较大面积的底板,可以用来承受负弯矩时的压应力,故它更适合于悬臂体系和连续梁桥等以负弯矩为主的桥型结构,以及正、负弯矩交替出现的其它桥型。     

木梁拼接截面碳纤加固抗弯承载力

木结构矩形截面承重梁跨中拼接,拼接点没有任何连接构造,基本上失去了抗弯能力,出于外观的考虑,采用碳纤维片材加固,对此,导出拼接木梁极限抵抗弯矩公式。矩形截面拼接木梁用碳纤加固后弹性受力阶段抗弯承载力比原材全截面计算的承载力可提高25%。界限破坏时抵抗弯矩比原材全截面计算的承载力提高约30%,提高值取决于木材受压比例极限与屈服极限之比,即由木材性质所决定。