空腔填充法加固预应力空心板梁桥抗剪性能研究北大核心

针对空心板梁桥因抗剪承载力不足导致的腹板斜裂缝问题,提出采用空腔填充法加固,即在空心板梁端部填充高性能自密实混凝土的加固方法。沈海高速淮沭新河大桥一跨20 m空心板梁采用空腔填充法进行抗剪加固,通过静载试验对比分析加固前后板梁腹板主应力、梁底应变、跨中位移等参数变化,对该加固方法的效果进行评估。结果表明:加固后板梁腹板主应力比加固前下降50%以上,抗剪承载力提升明显;各板梁底应变在加固后都有不同程度的下降,下降幅度为20%~60%,跨中位移比加固前减小了10%~25%,提高了桥梁的整体刚度;且跨中位移横向分布系数更加均匀,对桥梁的整体性也有一定的改善。采用该方法对其它几跨空心板梁桥进行了抗剪加固,效果良好。     

底面外贴钢筋加固混凝土梁抗弯性能试验研究

通过1根控制试验梁与5根加固梁的静力试验,对底面外贴钢筋加固混凝土梁的抗弯性能进行试验研究.讨论加固试验梁在不同加固技术参数下(增补钢筋面积、锚栓布置与数量)的裂缝开展、刚度变化和承载力提高等情况,并分析各参数因素对试验梁加固的影响规律.试验结果表明:底面外贴钢筋加固试验梁经加固后其开裂荷载、刚度和抗弯承载力均显著提高;从跨中截面的混凝土应变规律可知,正截面应变符合平截面假定.提出外贴钢筋加固混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式,由该公式计算的正截面承载力计算值与试验值吻合良好.     

初始应力状态对加固后混凝土梁力学性能的影响

加固后混凝土梁的力学行为与加固时的既有截面初始应力状态密切相关,为了解在不同的初始应力状态下加固混凝土梁的力学性能,通过模型试验,对3片结构参数相同的混凝土试验梁,分别在不同的初始应力状态下采用增大截面法加固,并进行正常使用极限状态与承载能力极限状态下的加载试验,对试验梁的承载力、钢筋与混凝土的应变及裂缝发展过程进行分析。结果表明:在不同的初始应力状态下,加固混凝土梁的正常使用极限状态的承载力存在明显差别;加固后混凝土梁的变形不满足平面假定,其承载力计算必须考虑分阶段受力的影响;初始应力状态对极限承载力影响不大。     

普通钢筋混凝土简支梁桥T形转箱形截面加固方法研究

箱形截面梁桥具有良好的整体性和稳定性。对于原设计T形截面局部T梁承载能力不足的旧桥,提出采用原截面转换成箱形截面的方法对其进行加固,以提升桥梁整体承载能力。通过有限元建模分析,对加固前后桥梁刚度、活载分布以及跨中截面抗弯承载力提升等进行比较,研究该加固方法在此类旧桥加固中实施的可行性。     

钢筋混凝土梁受压区加固后新增混凝土高度分析

针对受压区增大截面加固后的组合截面受弯构件正截面承载力计算公式并没有对其新增混凝土高度的限制条件进行说明,对钢筋混凝土梁受压区加固后新增混凝土高度进行分析.考虑新增混凝土的应变超前效应,对加固后钢筋混凝土梁进行应力应变分析,得到界限破坏的3种形式.对每种界限破坏形式利用截面材料的应力应变关系,得出加固后的钢筋混凝土梁极限承载力计算公式.通过引入截面有效系数和承载力可提高系数以及程序得出新增混凝土高度对其承载力的影响,并进一步得出新增混凝土高度的限制条件.分析结果表明,原截面高度与加固后截面高度比尽量要超过0.8,这样避免原构件的截面受拉钢筋应力很快达到屈服状态,发生少筋脆性破坏的情况.     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法

结合48片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据,探讨了不同锈蚀率的钢筋混凝土矩形梁极限抗弯承载力的变化规律,对平截面假定进行了验证,并给出了在平截面假定不成立的前提下,受弯梁处于极限状态时跨中截面处钢筋应变和钢筋对应处混凝土应变的关系.通过构造新的几何条件给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出锈蚀钢筋混凝土正截面抗弯承载力计算公式,并通过试验数据进行验证.结果表明:钢筋锈蚀状态下,钢筋和混凝土的应变不再符合平截面假定;提出的抗弯承栽力计算公式计算结果准确可靠,可用于指导工程实践.     

受压区高度对碳纤维加固的有效性影响研究

为完善公路钢筋混凝土桥梁加固设计理论,本文以T形截面预应力混凝土梁为例,按照《公路桥梁加固设计规范》中的相应公式对碳纤维加固受弯混凝土梁的进行了计算,分析了桥梁高度和配筋率与混凝土截面相对受压区高度的关系,并通过实例将公式计算结果与ANSYS有限元程序分析进行了对比验证。结果表明:当混凝土受压区高度x小于等于fξbh时,采用桥梁加固规范公式计算的加固后抗弯承载力小于加固前承载力,规范公式仅适用于梁高小于0.5m,且配筋率小于0.2%的小型截面梁。     

在役空心板实体梁破坏机理试验研究

为评估某在役桥梁的使用状况,对其一跨预应力混凝土(后张)空心板边梁开展破坏性试验,获取空心板裂缝、应变、残余变形与承载力的变化规律,并结合数值模拟,通过刚度折减程度分析,研究了空心板正常使用极限状态的承载力、受力特性及破坏机理,结果表明:该空心板梁刚度折减程度较大,服役期挠度已达L/1 000,通车舒适性、安全性已受到影响;残余挠度大于5 mm后刚度折减明显,据此分析,该空心板梁曾受单轴重力40 t (或以上)的车辆荷载作用,桥梁正常使用承载力不足;通过刚度分析评估梁桥承载力是可行的,对类似桥梁判断加固、拆除有重要的借鉴意义。     

锚贴U形钢板-混凝土组合加固RC梁的抗弯试验

为了研究锚贴U形钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能，设计5根加固梁和1根对比梁进行抗弯试验。试件的主要设计参数包括有无加载历史、钢板纵向加固长度、钢板厚度和螺杆间距。加载仪器采用1 000 kN梁柱加载系统，应变采集使用静态应变分析系统，挠度采用机电百分表测量。试验过程中，观测记录试验梁在荷载作用下截面应变、跨中挠度、加固部分与原混凝土之间的相对滑移、裂缝的产生与发展。基于平截面假定，推导试验梁的极限抗弯承载力计算公式，并对比模型试验与理论分析结果。试验结果表明：与未加固的对比梁相比，锚贴U形钢板-混凝土组合加固后的试验梁其开裂弯矩提高近50%，极限抗弯承载力提高约1倍；钢板纵向加固长度对梁的整体刚度有显著的影响，加固范围越大刚度提升越显著；加固范围应充分考虑加固部分截断处截面的抗剪能力，避免使试件从塑性弯曲破坏模式变成脆性剪切破坏模式；对比螺杆间距15 cm与30 cm试验梁的结果发现，只要符合构造要求的螺杆间距对试件的承载能力影响很小，但对裂缝开展有一定的影响，螺杆间距越密其裂缝开展明显变小；随着加固钢板面积增大，抗弯承载力也随之提高。针对加固后适筋破坏的RC梁，推导了极限抗弯承载力计算公式，利用公式计算出的极限抗弯承载力的理论值与试验值相对差值均在10%以内。     

MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究

为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效性,在某跨径13m的空心板梁桥主梁跨中11m范围内浇筑MPC复合材料进行加固,桥梁加固前与加固后分别进行静载试验,并采用有限元法建立加固前后主梁的有限元模型,分析加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化。分析结果表明:工况1(跨中最大弯矩横向对称加载)、工况2(跨中最大弯矩横向偏载加载)下主梁加固后的挠度较加固前分别降低了13.4%、12.6%,加固后主梁的挠度明显减小;在试验过程中,加固后主梁裂缝未见明显变化,裂缝区应变水平降低,较好地抑制了原有裂缝的发展;工况1、工况2下主梁加固后的应变较加固前分别降低了13.75%、14.79%,加固后主梁受拉区应变显著降低;加固后校验系数改善率最大为13.89%,该加固方法能够有效地提高桥梁的承载力和刚度。     

多点支撑加固坦拱桥试验研究

以多点支撑加固坦拱桥技术原理为依据,在完成2片模型试验拱的制作、加固前后测试的基础上,对比分析了圬工坦拱多点支撑加固增强处治前后主拱的应变、挠度、裂缝控制、破坏形态、极限承载力及支撑纵向钢筋应力指标.从加固前后试验拱的应变、挠度对比分析结果可看出:主拱经增设支撑加固增强处治后,强度、刚度明显提高,在同级荷载作用下,其应变值减少30%～40%.挠度值减少30%～50%,新增设的钢筋混凝土Y型支撑能与主拱协调变形、分担部分活载作用效应,提高了主拱的承载力.同时,增设的支撑对主拱裂缝的发展有抑制作用.该加固增强技术提高坦拱桥的承载能力的效果显著,可广泛应用于实践.     

轻质砼在大跨度PC桥梁加固中的应用

以某大交通、重交通高速公路一座严重下挠和开裂的（65＋100＋65 m）PC连续梁桥为加固工程实例,介绍了桥面铺装采用LC40轻质砼减载和箱梁内增设体外预应力相结合的主动加固方案。分析了轻质砼的加固效果和优越性;阐述了轻质砼配合比设计,主要力学性能指标,施工工艺,质量改善的具体措施。采用轻质砼能大大减少体外预应力束的用量,减少了结构恒载效应,增加了结构承载汽车活载的能力,提高了桥梁结构加固效率。     

截面转换加固T梁桥技术的试验研究

在完成4片模型试验梁的制作、加固前后测试的基础上,对比分析了钢筋混凝土T型梁作加固增强处治截面转换成箱型梁前后的应变、挠度、剪力滞后效应、抗扭刚度和极限承载力指标。试验证明,T型梁截面转换成箱型梁后,新增设的钢筋混凝土底板能与原T梁协调变形、共同承担活载。该加固增强技术可有效提高T型梁桥的承载能力,广泛应用于实践。     

已建大跨径PC梁桥长期下挠的加固对策研究

以某高速公路1座运营超过12年、严重下挠的(65+100+65) m PC连续梁桥为工程实例,首先尽可能准确地识别该桥现有的结构状态,针对其结构状态,提出相应的加固目标,并提出3种加固方案,即:增设体外预应力束、增设斜拉索以及截断跨中更换钢梁.从应力、线形、内力改善情况及施工工艺方面对3种加固方案的加固效率进行比较,结果表明:对于跨径100 m级的在役预应力混凝土连续梁桥,3种加固方案均可使其基本满足加固设计和规范要求.综合考虑施工风险、工期、费用、交通组织和社会影响等,最终选用增设体外预应力束加固方案,并结合桥面铺装减载的方法,可明显提高加固效率.     

变截面曲线连续箱梁承载能力提升技术

在进行桥梁维修加固设计时,根据桥梁结构特点和病害情况,量身定制合理的加固方案,可以有效保证桥梁加固工程的质量和后期的运营质量。从变截面连续箱梁桥常见加固办法出发,对增设劲性钢梁进行深入研究和探讨,利用有限元分析软件Midas civil分析了增设劲性钢梁加固对原结构变形、应力、动力特性的影响,并通过对比增设混凝土加固效果进一步论证了运用该技术加固的可行性和有效性。结果表明,采用劲性钢梁进行加固更有利于提升桥梁结构的刚度,更能有效地纠正挠度和提高结构承载力,具有明显的加固效果。     

预应力混凝土空心板梁桥承载能力实桥试验研究

通过预应力混凝土空心板梁桥实桥破坏性试验,分析了这类桥梁的挠度和应变的变化规律,以及裂缝发展过程,并比较了桥梁破坏试验前后的荷载试验结果,从而为预应力混凝土梁桥的极限状态研究和承载能力评估提供依据。     

广济2~#桥荷载试验及加固维护

荷载试验是评估桥梁实际工作状态和承载能力最直接的方法,也是评定桥梁结构使用状况的有效方法。分析了广济2~#桥在三级加载状态下各控制点的挠度和应变等力学指标,介绍了广济2~#桥荷载试验的静载试验和动载试验过程,借助桥梁工程有限元分析软件MIDAS进行了建模,得出了对应工况满载下的理论计算值,并与实测值进行比较分析,阐明了桥梁结构承载能力与工作状态。根据荷载试验结果,广济2~#桥经加固设计后整体刚度得以提高,可满足规范要求。     

缓冲器对钢筋混凝土桥墩撞击性能影响的试验研究

采用落锤冲击实验装置,进行钢筋混凝土桥墩模型在侧向撞击荷载下的动力性能试验,研究在桥墩模型表面设置缓冲器对试件撞击动力响应的影响.比较了不同缓冲器的缓冲效果,分析了影响桥墩模型冲击裂缝扩展和破坏模式的主要因素,研究了冲击能量和试件峰值动力响应及撞击体平均冲击力的关系.试验证明,所设置的缓冲器可以较大程度地减少构件的冲击动力响应,对撞击区受压钢筋峰值压应变可降低74.60%,受压混凝土峰值压应变可降低54.69%,受拉钢筋峰值拉应变可降低63.02%,跨中峰值位移可降低57.73%,抗开裂冲击能增加180%,撞击体的平均冲击力可降低78.59%.研究结果表明,经合理设计的缓冲器具有高效的缓冲作用,可用以提高桥墩的抗撞能力.     

LC40 轻质混凝土桥面铺装在维修加固中的应用

针对有一定使用年限的桥梁的常见病害问题,包括跨中挠度较大、桥面开裂、关键位置应力过大等问题,采用性能良好的 LC40轻质高强混凝土能有效的解决桥梁的病害。本文基于西宁湟水河大桥考虑不同铺装结构进行研究。研究结果表明,轻骨料混凝土相较于C40混凝土减少了20％自重,能有效减少结构自重;跨中位移减少了12.5％;跨中纵桥向界面拉应力减少了12.2％。为轻骨料混凝土在桥梁维修加固工程中的应用提供参考。     

双曲拱桥加固方法探讨及计算分析

以上世纪70年代建成的某座双曲拱桥为工程实例,分析了该桥的病害特点,并给出了双曲拱桥加固维修的常规方法.重点讨论了增大主拱圈截面面积进行拱肋加固的两种方法.并结合有限元计算,对加固后结构的承载力、裂缝以及挠度进行了验算,通过对比分析计算结果表明：加固后桥梁的受力性能均能满足规范要求,从结构受力性能上来讲,变拱肋为拱箱的加固方法较锚喷钢筋混凝土加固方法更具优势.