桥梁加固薄弱受弯构件承载力极限状态计算

桥梁结构一般采用带载加固,其承载力应按两阶段受力构件计算。首先分析加筋和加混凝土两类受弯构件正截面承载力计算方法和计算公式。另外在试验研究的基础上建立考虑两阶段受力影响的桥梁加固钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算公式和实用条件,分析两阶段受力对箍筋、弯起钢筋、混凝土和后加补强斜钢板抗剪承载力的影响。最后给出桥梁加固薄弱受弯构件设计实用计算方法。     

碳纤维布加固钢筋混凝土桥梁正截面强度计算

针对碳纤维布加固桥梁时的受力机理和破坏形式,以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)为依据,提出了碳纤维布加固桥梁的抗弯承载力计算公式和应满足的条件,可应用于桥梁的加固设计计算。     

中美桥梁设计规范的内力计算比较研究

现行《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)与美国桥梁结构规范(AASHTO LRFD)是不同的体系。着重介绍AASHTO LRFD的内力设计方法和计算公式,并对2套规范作一定量的比较分析研究。结果表明两者计算出的承载力基本相同,但受荷载、材料、横向分布系数、荷载效应分项系数及计算公式等影响,AASHTO LRFD计算得到的组合内力值偏大。     

反复荷载作用下部分预应力混凝土梁桥长期挠度计算研究

部分预应力混凝土梁桥运营阶段实际长期挠度超过其设计值已成一个较为普遍的问题,对桥梁的使用性能和结构安全均造成严重隐患。通过对现有的部分预应力混凝土结构反复荷载作用下的长期挠度发展规律和计算公式进行分析比较,提出合理的计算模式和方法,并运用于一座实际桥梁,为部分预应力混凝土梁桥长期挠度计算和控制提供参考。     

对美国桥梁规范"体外预应力筋极限应力计算公式"的改进意见

修订后的美国AA SHTO LRFD桥梁设计规范和AA SHTO阶段预制混凝土桥梁设计与施工规范,采用基于变形的体外预应力筋极限应力计算公式代替了原来的基于粘结折减系数的体外预应力筋极限应力计算公式。本文剖析了这一转变的原因,并针对美国桥梁规范体外预应力筋极限应力计算公式中,较为繁琐的中性轴高度计算进行了简化。在此基础上,建议了与我国现行公路桥梁规范材料分项系数相适应的体外预应力筋极限应力计算公式,并给出了计算示例。     

CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力设计计算方法

为完善公路钢筋混凝土桥梁抗弯加固设计理论,针对CFRP布加固钢筋混凝土梁的受力机理和破坏特点,结合我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的设计理论,基于国内文献有关CFRP布加固梁的抗弯试验研究成果,建立了CFRP布加固桥梁的抗弯承载力计算公式,并提出了加固后梁承载力的提高程度、碳纤维布最大用量和最小用量的限制要求。公式计算值与试验值的对比结果表明,所建议公式具有较好的实用性和安全性,可用于公路钢筋混凝土桥梁的抗弯加固设计计算。     

预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭性能试验

为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁的受扭性能,以箍筋间距和预应力等级为主要参数设计了3根足尺试验梁,在自行研制的扭转试验装置上进行试验,得到了试验梁的扭矩-扭率曲线、钢筋扭矩-应变曲线、钢梁及混凝土应变分布等重要参数,对破坏形态与工作机理进行了详细分析。采用预应力影响系数,推导出了该类组合梁的开裂扭矩计算公式;基于变角空间桁架模型理论,推导出了极限扭矩计算公式,并将计算值和实测值进行了对比分析。结果表明:计算值与试验值吻合良好;受扭承载力由混凝土翼板和钢箱梁组成的箱形梁承担;预应力等级对试验梁开裂扭矩影响明显,而箍筋间距和预应力等级对试验梁极限抗扭承载力影响不大。     

超声波测量混凝土密实度在桥梁承载力评价中的应用

针对桥梁中箱梁腹板、顶底板预应力筋间尺寸小且配筋密集的部位混凝土不密实现象，依据超声回弹综合法的测强原理，提出混凝土密实度系数的概念。基于概率思想提出了2种桥梁整体密实度的计算方法，通过4片后张法变截面预应力工字梁的超声回弹试验，计算了混凝土梁的密实度，分析了混凝土密实度的分布规律。通过弯曲静载试验，分析了混凝土密实度对桥梁开裂荷载与极限承载能力的影响，给出了考虑密实度的预应力工字梁开裂荷载和极限荷载的计算公式。结果表明，尺寸及配筋会影响混凝土的密实度，混凝土密实度近似正态分布，以均值为中心95％保证率的密实度上下限的表征方法能更好地表征混凝土的密实度，考虑混凝土密实度计算桥梁承载力更加符合实际。     

钱江四桥预应力钢骨混凝土纵梁极限承载力模型试验及计算分析

以钱江四桥梁拱组合桥的纵梁为试验原型，对后张预应力钢骨混凝土拉弯梁进行了模型试验研究及分析，根据9片模型梁力学性能的试验结论，提出了基于变形协调理论方法的极限承载力简化计算公式，可作为目前梁拱组合桥中大量采用的后张预应力钢骨混凝土拉弯梁设计计算的实用方法。     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁设计计算方法

为完善公路钢筋混凝土桥梁抗剪加固设计理论,针对我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的要求,建立了基于Schnerch有效应变模型的抗剪加固梁斜截面受剪承载力计算方法,设计参数包括混凝土强度等级、斜截面内箍筋配筋率、碳纤维布加固率、粘贴形式及碳纤维布粘贴角度等。计算值与试验值的对比结果表明,所提抗剪加固计算公式具有较强的实用性和较高的可靠性,可用于公路钢筋混凝土桥梁的抗剪加固设计。     

考虑竖向预应力扩散影响的箱梁腹板预压应力计算

竖向预应力筋对箱梁腹板产生的竖向压应力计算,关系到腹板主拉应力计算和抗裂问题,现行桥梁设计规范有关预压应力的计算公式没有考虑预应力在锚下的扩散。本文从弹性理论的解析解出发,讨论竖向预应力下考虑应力扩散的箱梁腹板压应力计算问题,最后给出竖向预应力筋合理间距和扩散角的计算公式。     

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。     

桥梁体外预应力筋极限应力计算方法

通过对桥梁体外预应力筋极限应力计算方法的评价与分析,选取与试验结果相比计算准确度较高且便于应用的计算模式;参考中国公路桥梁建设行业相关标准和准则,对相关参数进行修正,提出一种简捷、实用的体外预应力筋极限应力计算公式;给出了钢筋混凝土简支梁桥、预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥加固设计中体外预应力筋极限应力的3个计算示例。结果表明:采用所建议的公式计算体外预应力筋的极限应力,方法可行、结果可靠。所建议的公式已纳入现行《公路桥梁加固设计规范》,可用于桥梁体外预应力法加固的设计计算。     

体外预应力加固钢筋混凝土受弯构件实用设计方法

在分析体外预应力体系受力特点的基础上，给出了考虑梁体混凝土与体外预应力筋相互影响的活载应力增量简化计算公式。针对桥梁加固构件分阶段受力特点，提出了极限应力取值的修正公式。建立了体外预应力加固桥梁结构分阶段受力的应力计算公式和抗弯承载能力计算公式。最后，给出了桥梁体外预应力加固设计实用设计方法和计算步骤。     

关于预应力混凝土构件正截面承载力计算方法的讨论和建议

我国混凝土结构设计规范对截面受压区有预应力筋的正截面承载力计算公式的简化处理存在安全隐患。根据应变协调原则,提出了纯弯、压弯和拉弯三种受力模式通用的正截面承载力修正计算公式。利用纤维截面分析软件XTRACT验证了修正公式的正确性和计算精度。     

预应力混凝土箱梁损伤后剩余承载力计算及变化规律研究

目前对在役桥梁进行技术状况评定时,往往需采用荷载试验的方法来反映桥梁结构实际损伤所产生的性能退化。然而,荷载试验方法存在费用高、耗时长等问题,进行荷载试验代价巨大,且对于存在损伤的结构具有一定的风险。因此,基于对一新建跨径30 m预制预应力混凝土箱梁进行的足尺模型试验结果,构造定义了2种不同的刚度损伤折减系数,结合规范给出的开裂构件抗弯刚度计算公式,提出基于刚度损伤折减系数计算构件实际剩余承载力的计算公式。结果表明：2种方法定义得到的抗弯刚度折减系数的变化趋势基本一致,箱梁在出现损伤后的刚度折减效应明显,从箱梁出现开裂损伤到承载能力极限状态刚度折减约40%,相邻两截面的刚度折减可近似呈线性分布;基于刚度损伤折减系数计算的剩余承载力与试验值的偏差都在5%以下;结合刚度折减系数沿箱梁纵向的分布规律,可计算得出在跨中截面出现损伤后,沿箱梁纵向各截面实际剩余承载力的分布规律。提出的基于刚度损伤折减系数计算实际剩余承载力的方法,可通过结构外观检查结果实现对带有损伤的预应力混凝土箱梁实际剩余承载力的准确计算,该方法简便可行、费用低廉,同时也可为出现损伤的在役桥梁技术状况评定及剩余承载力计算提供一定的借鉴。     

钢筋混凝土结构正截面承载力统一算法研究

针对现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)中对于形状规则的矩形、T形、Ⅰ形、圆形截面计算正截面承载力时需根据受力状态选择不同计算公式的问题,参考《混凝土结构设计规范(2015年版)》附录E.0.1 中的推荐算法,通过改进混凝土域应力积分算法,提出了钢筋混凝土结构正截面承载力统一算法.将此统一算法应用于设计工作,可大大提高设计效率.     

关于混凝土梁桥冲击系数的探讨

针对匀速运动车辆荷载通过简支梁桥的受迫振动的微分方程求解,获得桥跨结构动力响应的动力放大系数和结构自振频率,从而得到与自振频率、桥梁跨径和车辆速度等因素有关的冲击系数表达式。计算结果表明,《公路桥涵标准图》中的预应力混凝土T梁桥自振频率在2—5Hz范围,冲击系数较现行公路桥涵规范的设计冲击系数大,说明规范给出的冲击系数偏于不安全。提供的计算公式的计算结果与瑞士69座混凝土桥梁的试验值吻合良好。     

CFRP板加固钢-混凝土组合梁的塑性承载力分析

推导了CFRP板加固钢-混凝土组合梁的塑性受弯承载力的计算公式,其中考虑了CFRP板拉断破坏和混凝土板压碎破坏2种破坏类型及3种不同塑性中和轴的位置.分析显示,对于CFRP板拉断破坏的情况,加固前的梁上负载以及预应力的作用对受弯承载力均没有影响;但对于混凝土板压碎破坏的情况,加固梁的受弯承载力随加固前梁上负载的增加而减少,随预应力的增加而增加.