Deterioration Inspection of Hinge Joints Based on Relative Displacement Method

针对装配式空心板梁桥铰缝的破损评价,提出相对位移法,通过测量在正常通行荷载作用下一段时间内铰缝的最大相对位移值,判断铰缝的破损程度.设计了测量相对位移的装置,给出了相应的测试方法.通过对9座桥梁259条铰缝的实测结果统计分析发现:仅通过外观检查判定铰缝损伤状态并不可靠;相对位移与铰缝的损伤程度有较强的相关关系;通过相对位移来区分铰缝不同的状态是合理的;使用无量纲参数a可将铰缝划分为完好、损坏和破坏3种状态,3者之间的界限值分别为0.14和0.57.对一座实桥的荷载试验结果表明,采用相对位移判断铰缝损伤状态所得到的结论与通过荷载试验所得结论一致,采用相对位移法判断铰缝的破损程度不仅方便,而且可靠.     

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。     

基于静力模型修正的装配式T梁桥荷载横向分布计算

为了准确计算装配式T梁桥发生损伤情况下的荷载横向分布状况,并准确评估桥梁损伤情况,在铰接板(梁)法的基础上,提出了一种基于模型修正理论的桥梁荷载横向分布计算方法。首先建立了一个同时考虑主梁和铰缝损伤的简化模型。以主梁刚度K_k和铰缝刚度K_q作为待修正参数,定义相应的刚度折减系数η_k和η_q,再以结构静力响应构造目标函数,并通过L-M法和G-N法相结合的方法对目标函数进行优化,得到桥梁损伤状况下的刚度折减系数。根据修正后的刚度参数,计算出考虑主梁和铰缝损伤的荷载横向分布系数。以一座在役15 a的装配式T梁桥为算例验证了所提出方法的准确性。算例以出现破损的3片主梁和2道铰缝的刚度为修正参数,以主梁计算挠度与实测挠度的残差为目标函数,通过不断修正损伤模型刚度参数来反映桥梁构件的实际服役状态。计算结果表明:此方法能够快捷地识别出结构损伤对主梁和铰缝刚度的影响程度;模型修正后的主梁挠度及荷载横向分布计算值均与实测值吻合良好,而在模型未修正前的计算值与实测值差异较大;本研究方法能够较好地适用于装配式铰接T梁桥及板桥损伤后的刚度参数识别和荷载横向分布计算,而初始未考虑损伤的计算模型已经不再适用于该类桥的荷载效应计算。     

压浆修复桥梁铰缝技术模型试验与分析

针对桥梁铰缝损坏修复,提出压浆修复技术。为研究该技术的可行性,以某跨径8m的钢筋混凝土空心板梁桥为原型,设计并制作该桥1／4缩尺模型,进行铰缝完好状态、损坏状态及压浆修复状态下模型试验,测试各工况下结构的位移、应变及横向分布系数。分析试验结果表明：铰缝完好状态时,荷载横向传递较好;铰缝损坏状态时,剪力传递不畅,横向分布系数极不均匀,呈跳跃性变化,在偏载工况下表现出严重的单板受力现象;压浆修复状态时,各板跨中荷载～位移、荷载～应变曲线恢复到铰缝完好状态下的水平,横向分布系数实测值与铰缝完好状态实测值及理论值相近,说明该压浆修复技术能够有效地恢复桥梁损伤铰缝的剪力横向传递能力。     

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。     

型钢-混凝土组合加固装配式空心板梁桥铰缝破坏模式及工作性能研究

为解决装配式空心板梁桥铰缝失效而产生单板受力难题,采用型钢-混凝土组合加固(顶板加固法)装配式空心板梁桥铰缝,以浙江省高速公路某13m装配式空心板梁桥为背景,对加固后铰缝破坏模式及工作性能进行研究。采用有限元软件分别建立铰缝局部(试件)有限元模型和空心板梁整体有限元模型,分析破坏状态下铰缝试件的应力特性和裂缝发展情况,计算跨中偏载作用下空心板梁的挠度特性、应力特性以及荷载横向分布系数变化规律。结果表明:型钢-混凝土组合加固能改变铰缝的传力方式,加固后铰缝破坏模式由弯剪破坏变为弯曲破坏;型钢-混凝土组合加固能显著改善铰缝的工作性能,提高空心板梁桥的承载能力以及加载刚度,促进多片板梁的协调变形,有效减小加载区域板梁与邻近板梁的荷载横向分布系数差异,避免出现单板受力;加固后的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数理论计算建议采用刚接板梁法。     

基于活载横向分配的空心板铰缝损伤分级

采用有限元软件Midas/Civil,对不同铰缝形式的空心板按照不同损伤特征进行活荷载受力分析,建立空心板铰缝损伤分级评价方法,并通过荷载试验验证了损伤分级评价方法的可行性,为空心板铰缝损伤程度整体评价提供了参考,有助于对铰缝损伤进行预防性养护决策。     

桥梁板结构优化试验研究

对不同荷载等级作用下,由三种不同铰缝构成的梁桥板的挠度、应变、裂缝及其发展和破坏进行观测,研究梁桥板铰缝的受力,分析采用不同铰缝,荷载在桥梁板上横向分布特征,并最终确定最佳的一种铰缝,为设计和维修铰缝提供科学的依据.     

桥梁板结构优化试验研究

对不同荷载等级作用下,由三种不同铰缝构成的梁桥板的挠度、应变、裂缝及其发展和破坏进行观测,研究梁桥板铰缝的受力,分析采用不同铰缝,荷载在桥梁板上横向分布特征,并最终确定最佳的一种铰缝,为设计和维修铰缝提供科学的依据.     

不封闭交通空心板梁桥通行大件运输车评估与监测方法研究

以沪杭高速大件车运输项目为背景,提出了既定路线下不封闭交通进行大件运输的思路。通过考虑分项系数、冲击系数和车辆横向布置等问题,提出通过对比荷载偶然组合效应和桥梁承载能力来确定不封闭交通情况下通行大件车的可能性。进一步研究了通行大件运输车对铰缝工作性能的影响,分析了横向板梁数量和不同跨径对于大件运输车荷载效应的影响,最后提出利用分布式铰缝在线监测系统对损坏铰缝进行监测和评估。     

铰缝损伤对装配式空心板静动力特性的影响分析

装配式空心板在我国公路桥梁占有很大的比重,由于交替动力荷载、雨雪侵蚀等作用,装配式空心板铰缝出现不同程度的损伤,影响了桥梁上部结构的受力性能。为探究铰缝损伤对结构静动力特性的影响,采用Solid45实体单元建立装配式空心板精细化有限元模型,以刚度折减的方式模拟铰缝损伤,研究了空心板的横向分布和结构自振特性在铰缝的两种破坏形式和不同损伤程度下的差异,为荷载试验分析和铰缝损伤判断提供参考。     

装配式连续板梁桥铰缝病害受力分析

装配式板梁桥由于其预制、安装、施工工艺简单、工程造价较低等优点,在中小跨径桥梁中得到了广泛应用。随着后期运营时间的增长和通行荷载的日益繁重,板梁桥不可避免地经常出现铰缝方面的病害。文中以某高速公路K137+835中桥为工程实例,结合现场实际检测,对板梁桥病害桥梁(出现铰缝病害)加固前后两个不同时期的受力状态进行分析。分析得知,采用注胶法加固板梁桥铰缝,可加强梁板间的横向荷载传递能力,增强各梁板共同受力,提高桥梁的整体承载能力。     

装配式铰接板桥的铰缝损伤评价

针对装配式铰接板桥铰缝损伤程度评定方法不足的问题,为客观评定铰缝的损伤程度,并为铰缝的加固改造提供依据,基于装配式铰接板桥的试验数据及理论分析,通过引入铰缝损伤度λ与铰缝协同工作系数δ概念,建立铰缝损伤度λ与铰缝协同工作系数δ的关系模型及铰缝损伤度λ与铰缝实际抗力Z的关系模型,对装配式铰接板桥铰缝损伤评价方法、评价指标及承载能力加固的判定标准进行研究,并将研究结果应用于某5孔20m装配式预应力混凝土简支空心板桥的铰缝损伤评价中。结果表明:该损伤评定方法是可行的;计算的铰缝协同工作系数δ与实桥实测值接近,最大误差为2.3%。建议根据铰缝损伤的3个阶段进行相应的维修或加固。     

基于有限元的既有空心板桥铰缝失效影响分析

铰缝失效是既有空心板桥常见的病害。为了分析铰缝失效对既有空心板桥的性能影响,结合某既有空心板桥,从铰缝不完全失效、铰缝完全失效及不同位置铰缝破坏方面分析了铰缝失效病害对该桥荷载横向分布系数的影响。结果表明:铰缝破坏对桥梁上部结构的横向联系具有削减的作用,随着铰缝破坏的发展,单板受力的效应趋于明显;某一道铰缝完全失效,其相邻的几块空心板荷载横向分布系数明显增大,距离其较远的空心板受其影响较小。     

考虑结构损伤的中小跨桥梁有限元模型修正方法的研究

针对既有结构损伤的中小跨桥梁有限元模型模拟分析，首先分析了传统的动力响应和静力响应的损伤识别方法，指出了其存在的部分缺陷；其次通过梁格法建模分析了空心板桥梁的既有铰缝损伤，提出了中小跨空心板桥铰缝损伤的优化指标；最后，提出了挠度影响线残差法，通过铰缝处影响线斜率的变化来实现损伤定位。这种方法不仅能够有效地识别空心板桥梁的损伤位置，还能定位铰缝损伤的条数。     

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。     

基于频谱分析的桥梁铰缝损伤检测方法研究

对于装配式板桥而言,桥梁板与桥梁板之间采用铰接缝连接,从而形成相对的整体;铰接缝的安全状态至关重要,但装配式板桥的结构特征以及日益严重的重载交通易导致铰接缝损伤,威胁桥梁上部结构与交通安全。为实现装配式板桥板间铰接缝健康状态的快速、简易检测,同时不影响现有交通运行,现提出了利用激光测距仪采集铰接缝两侧板梁的竖向位移特征,对数据进行数据清洗,并通过频谱分析方法处理了上海市三处路段的几处铰接缝的测量数据,确定桥梁板的能量峰值状态,进而利用频谱图识别铰接缝的健康状态,该方法具备工程可操作性与工程应用价值。     

化学注胶处治铰缝病害受力分析

针对板式桥梁经常出现的铰缝病害,文中以近年来出现的桥下化学注胶方法为研究对象,以京石高速公路K244+039小桥为工程实例,结合现场实测数据,对板式桥梁在原桥完好、加固前(病害桥)、加固后3个不同时期的受力状态进行分析。分析可知,用化学注胶加固板梁铰缝后,板梁间横向荷载传递能力得到了加强,增强了各板梁共同受力能力,提高了桥梁整体的承载能力。     

基于ANSYS的简支空心板桥铰缝受力特性分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对空心板桥铰缝的影响规律,文中以实际工程为背景,采用通用有限元软件ANSYS建立简支空心板桥有限元分析模型,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量和行车荷载来分析简支空心板桥梁铰缝的受力特性。结果表明,铰缝内应力随着铺装层厚度和弹性模量的增大而减小,其中以铰缝竖向剪应力减小最明显;超载能显著增加铰缝内应力,是造成空心板铰缝破坏的最主要原因;增加水平荷载会在一定程度上增加铰缝内纵向剪应力,横向正应力和竖向剪应力基本无影响。     

简支空心板桥铰缝受力性能分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对空心板桥铰缝影响规律,以实际工程为背景,采用通用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥有限元分析模型,在模型得到验证的基础上,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量和行车荷载,以此来了解简支空心板桥梁铰缝受力特性。分析结果表明,铰缝内应力随着铺装层厚度和弹性模量的增大而减小,其中以铰缝竖向剪应力减小最明显;超载能显著增加铰缝内应力,是造成空心板铰缝破坏最主要原因;增加桥梁水平荷载对铰缝内横向正应力和竖向剪应力基本无影响,但会一定程度增加纵向剪应力。