某斜交板桥的检测与荷载试验研究

整体现浇式斜交板桥形态特殊,其受力形式复杂,国内对该类型桥梁的检测试验研究相对较少。文章以四川省道S205线一整体式斜交板桥为例,首先通过MIDAS/Civil软件计算该桥的理论应力、应变和挠度,再通过静载试验和模态试验,得到实际的应变和挠度,将试验数据和理论数据进行对比分析,计算校验系数以确定桥梁的实际承载能力。     

增大截面法在钢筋混凝土空心板加固中的应用

为了研究增大截面法对钢筋混凝土空心板加固的效果,利用Midas Civil软件对加固前后的空心板结构行为进行建模分析。结果表明,采用增大截面法加固后的空心板桥在汽车荷载作用下的应力减小了29%,挠度减小了50%,显著提高了空心板的承载能力,对类似工程应用具有一定的参考意义。     

几何非线性对斜交高墩受力性能的影响研究

为研究斜交高墩几何非线性对其受力性能的影响规律,文章以广西某大跨斜交高墩变截面连续箱梁桥为研究背景,利用ANSYS软件建立了该大桥主墩有限元分析模型,同时借助ANSYS软件自带的非线性分析模块,对斜交高墩分别在考虑和不考虑几何非线性的两种情况下,桥墩的变形及应力变化情况进行了对比分析研究。研究结果表明:相较于不考虑几何非线性效应,该背景桥梁斜交高墩考虑几何非线性效应下的最大变形增加了3.6%,最大拉应力增大了3.6%,最大压应力减少了4.3%。     

盾构隧道管片裂缝开展规律数值试验

管片裂缝会影响盾构隧道衬砌结构性能。为研究管片裂缝开展规律,文章以西安地铁某区间隧道涌水事故导致管片裂缝病害为背景,利用ANSYS软件SOLD65单元建立三维非线性模型,分析管片裂缝开展规律。结果表明:(1)无空洞条件下,荷载小于2倍设计值时,管片无裂缝;当荷载位于2.5倍设计值和4倍设计值之间时,裂缝数量逐步增加,裂缝数量与荷载关系近似呈s曲线;(2)依托工程空洞条件下,当施加设计荷载时,出现偏压现象,随着荷载增大裂缝开展较快,当施加荷载达到2.7倍设计荷载时,裂缝急剧增加,裂缝分布不对称,空洞周边裂缝密集,大于3倍设计荷载时,结构失稳破坏。文章研究结果可为病害处治提供理论依据,为类似工程提供借鉴。     

循环冲击荷载下喷射混凝土的动态力学性能及破坏模式研究

地下空间中频繁的动态荷载扰动会对支护结构的安全造成严重威胁。为探究喷射混凝土在高应变率循环冲击荷载下的动态力学性能变化和破坏模式,本文依托老营盘隧道,采用直径50mm的分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）对混凝土试件开展循环冲击试验,从应力—应变行为、动态力学性能指标、能量转化规律、破坏模式等方面进行分析。研究结果表明,随着冲击次数增加,喷射混凝土峰值应力逐渐减小、极限应变和平均应变率逐渐增大;喷射混凝土吸收能基本不变,反射能增加、透射能降低;冲击过程中喷射混凝土试件中心细长微裂缝逐渐发育并增多,裂缝从外侧向中心处延伸,最后裂缝贯穿整个混凝土结构,发生突变破坏。     

塌方岩体重力荷载对隧道拱圈应力状态影响的数值分析

塌方岩体的自重荷载将对隧道内力产生较大影响,对其结构受力极其不利。文章基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了受力变形较符合实际的公路隧道结构的非线性模型,并利用大型有限元分析软件ABAQUwsdS对所建立的模型进行计算分析,得到在塌方岩体作用下隧道拱圈的第一主拉应力、正应力和剪应力的分布规律,进而找出了隧道拱顶和拱脚出现明显裂缝的主要原因,为类似运营隧道的加固设计与施工提供了重要的基础资料。     

空心板桥拓宽改造对旧桥受力性能的影响分析

为研究空心板桥拓宽改造对原结构(旧桥)受力性能的影响,文章以某改扩建高速公路空心板桥拓宽改造设计为背景,从拓宽改造的接缝方式、接缝宽度、拓宽主梁片数三个方面分别分析其对旧桥受力性能的影响大小。研究结果表明:拓宽后的旧桥受力性能得到了很好的改善;拓宽接缝方式对旧桥受力性能影响不大;接缝宽度对旧桥受力性能的影响接近线性,影响程度较轻;拓宽主梁片数越多对旧桥受力性能的改善作用越大,当拓宽片数达到一定数量时,影响也随即趋于稳定。     

钢筋混凝土矩形梁裂缝扩展机理研究

钢筋混凝土矩形梁在上部荷载的作用下,下部受拉区因挠度过大易出现裂缝。基于Midas FEA细部分析软件,分析了矩形梁的受力状态、裂缝扩展顺序及带裂缝工作时的应力—应变关系,为设计人员在设计和计算钢筋混凝土矩形梁时提供一定的参考。     

梁式桥梁加固技术产生新成果

近日,高速公路梁式桥梁上部结构承载能力综合加固技术研究项目通过鉴定。该项研究对综合加固梁进行了非线性受力全过程仿真分析,并与试验结果进行了对比验证,开展了粘钢一体外预应力综合加固梁的理论研究,并提出综合加固梁承载力、裂缝宽度、挠度变形计算公式;建立了各加固方法综合评价指标体系,     

桥梁拓宽后受力状态及荷载试验分析

文章结合某高速公路连续刚构桥拓宽工程实践,通过空间有限元计算与实桥荷载试验,分析新旧桥横向拼接前后桥梁受力性能变化情况。通过分析得出：横向拼接有利于增大桥梁结构的整体刚度,减小旧桥挠度与应力。     

基于静载试验的预制梁承载能力评定方法分析

文章以某预制梁为静载试验对象,参照房屋建筑的静载试验方法,按预制梁静载试验荷载进行分级,采用适用性检验荷载、安全性检验荷载试验工况,对该预制梁承载能力进行评定分析。结果发现,采用荷载试验规范规定的检验荷载和安全性检验荷载差值达到40%;在预制梁试验过程中,应使加载力沿整体截面传力,避免由于加载点局部受力引起裂缝的产生;在对承载能力结果的判定中,要综合考虑挠度及应变校验系数、残余系数的结果,同时应考虑弹性构件的加载线形吻合性及裂缝对结构承载能力的影响,分析裂缝成因,综合评定预制梁的承载能力。     

公路隧道二次衬砌纵向裂缝非线性数值模拟研究

已建隧道普遍存在衬砌开裂现象,裂缝的存在会降低隧道衬砌的承载能力.文章为研究带裂缝隧道衬砌的力学性能,提出了塑性地压、松弛土压、偏压等三种受力裂缝数值模拟的荷载施加模式;分析了几种常见裂缝模型的原理及适用性,并且基于钢筋混凝土有限元非线性分析理论,利用分布裂缝模型进行不同荷载模式下隧道二次衬砌开裂至破坏的全过程分析;通过计算得出了不同加载方式下裂缝的发展及分布规律.研究结果可为隧道衬砌裂缝成因判断及二次衬砌加固改造提供理论支撑.     

应力吸收层的有限元模拟分析

为研究荷载作用对应力吸收层厚度和模量的影响,文章采用二维有限元对应力吸收层进行了下基层裂缝尖端I型和II型应力强度因子的计算。结果显示:车辆荷载作用不易导致半刚性基层裂缝上的沥青层发生张开型的反射裂缝;未设置应力吸收层的裂缝尖端的应力强度因子比设置应力吸收层的裂缝尖端的应力强度因子大0.011 6 MPa·m~(1/2),应力吸收层结构削减了基层裂缝尖端剪应力的奇异性,可以延缓基层既有裂缝向沥青扩展;半刚性基层裂缝尖端应力集中因子KⅡ的大小对于应力吸收层的材料模量比结构厚度更为敏感。综合考虑应力吸收层的应力吸收功能,应力吸收层厚度推荐为2cm,而应力吸收层模量的选择则推荐为400~600 MPa。     

基于静载试验的钢筋混凝土T梁桥超载能力评估

以某设计汽车荷载等级为汽-15,上部结构为8×22.16m钢筋混凝土T型梁桥为例,进行了设计汽-15荷载等级以及汽-20荷载等级的荷载试验;结合有限元计算,分析其超载性能,探讨不同荷载等级下该桥极限承载能力。结果表明,该桥满足设计荷载要求,且具备一定的超载能力,即满足汽-20的荷载能力,但安全储备较小,且不满足公路-Ⅰ级的荷载等级要求。     

基于离散元方法的车-路相互作用下沥青路面力学响应研究

为研究车-路相互作用下沥青路面力学响应,文章基于离散元方法,利用PFC软件建立沥青路面的三维数值模型,施加车辆荷载,模拟分析车辆与道路之间的相互作用,主要结论为:(1)沥青路面在荷载的作用下,随着路面深度的逐渐增加,竖向位移值和竖向正应力均逐渐减小,且在静荷载的作用下,各结构层的竖向位移在短时间内急剧增大,达到峰值后逐渐减小,然后趋于稳定;(2)沥青路面在振动荷载的作用下,各结构层的竖向位移和竖向正应力变化曲线均呈现半正弦形,在振动荷载施加完成后,路面的竖向位移并未恢复为零,这部分残余变形可被视为车辙产生的原因;(3)沥青路面在移动荷载的作用下,当荷载逐渐接近监测点位置时,各结构层的竖向位移和竖向正应力逐渐增大,反之则逐渐减小,且随着路面深度的增加,竖向正应力值逐渐减小,但应力响应时间逐渐延长。     

X80钢级大口径热压三通力学分析

热压三通的理论设计需要了解三通在其工作压力下的应力分布状态,因此,有必要确定热压三通在其工作压力下的应力分布与三通内、外圆弧半径大小之间的关系。采用弹塑性有限元方法和双线性等向强化材料模型,采用有限元分析软件ANSYS对X80钢级大口径等径热压三通内、外圆弧半径与三通受力关系进行了研究。分析结果表明:最大应力出现在热压三通肩部的内侧,该处最薄弱;增大壁厚能有效降低热压三通相贯区和腹部的应力水平;增大肩部过渡圆弧可以降低主、支管过渡区的最大应力;增大壁厚对三通内壁上的应力集中指数影响不大。     

铁路隧道结构设计参数对二次衬砌裂缝影响规律研究

对玉磨铁路安定隧道二次衬砌裂缝的分布进行统计分析，并提出一种更接近实际荷载情况的模拟方法，对二次衬砌的裂缝发展规律和控制因素进行研究。采用正交试验研究四因素（混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径、保护层厚度）三水平条件下衬砌裂缝情况。结果表明：现场衬砌裂缝分布情况统计显示裂缝主要分布于拱脚和拱腰位置，拱顶次之，拱肩裂缝较少，纵向裂缝比例达到63%，环向裂缝和斜向裂缝占比分别为18%和19%；衬砌各部位损伤出现的顺序为拱脚、拱顶、拱腰、拱肩，而裂缝发展程度一般为拱脚>拱腰>拱顶>拱肩；二次衬砌结构参数对拱脚裂缝宽度的影响程度为混凝土强度等级>保护层厚度>衬砌厚度>钢筋直径；随着因素水平的提升，混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径的影响程度逐渐减小，衬砌厚度影响趋势则相反。     

附加荷载引起大跨扁平隧道变形破坏的模型试验研究

文章以深圳大跨扁平马峦山隧道为工程背景,采用模型试验法研究了Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下隧道结构在附加荷载作用下的破坏过程,分析了围岩压力、衬砌变形和结构内力的变化规律。研究结果表明:(1)拱顶围岩压力先增大后减小,当附加荷载达到至某一值时,拱顶围岩压力最大,且衬砌变形较小;(2)随着附加荷载的增加,衬砌变形均经历弹性阶段、塑性阶段、破坏阶段三个阶段,且Ⅴ级围岩衬砌变形较大;(3)随着附加荷载的增加,衬砌结构内力增大,衬砌弯矩分布形状近似呈"蝴蝶型",轴力分布形状近似呈"菱形",且分布不均匀性增大。     

破碎围岩大跨公路隧道结构健康度评价方法研究

目前关于大跨隧道结构在松动荷载作用下的受力变形与损伤演化机理研究相对较少,缺乏运营期隧道结构的健康度评价体系与预警标准,不利于掌握隧道结构的安全状态。针对上述问题,文章通过建立二维及三维数值分析模型,研究了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道结构在松动荷载下的受力变形特性,并依据变形及破损特征,建立了5级评价体系与3级预警标准。研究结论为:(1)拱部松动荷载作用下大跨隧道的破坏过程分为四个阶段,分别为设计荷载下的弹性受力阶段、拱部松动荷载下的弹性受力阶段、结构开裂后的塑性工作阶段及加速变形破坏阶段;(2)设计荷载下,采用荷载规范计算方法与三维数值模拟方法得出的隧道变形基本一致,验证了数值计算的可行性。通过数值计算,得出Ⅳ级围岩下结构极限承载力为734 kPa,拱顶沉降6.75 cm,边墙收敛1.56 cm。Ⅴ级围岩下结构极限承载力为812 kPa,拱顶沉降10.47 cm,边墙收敛4.06 cm;(3)以拱顶开裂、局部压屈、拱顶拱腰压屈、拱腰压屈达到衬砌厚度的1/3、钢筋拉断为关键节点,以结构受力、拱顶沉降、边墙收敛为评价指标,建立了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道的健康度评价体系及预警标准。     

基于扰动应力场的平面钢筋混凝土非线性分析

钢筋混凝土结构很多情况下是带裂缝工作的,裂缝会引起应力集中和刚度降低,结构会表现出诸多非线性特征。为准确分析裂缝出现后钢筋混凝土刚度降低引起的应力重分布效应,控制应力集中产生的混凝土开裂或钢筋屈服对结构耐久性的影响,文章基于扰动应力场理论,依托一个两跨连续梁算例,建立模型对受拉强化、受压软化、剪切滑移变形等非线性效应和预应力筋、纵向主筋的应力重分析状态进行精确非线性力学比对分析。结论表明,钢筋混凝土结构非线性效应影响显著,其可能加剧结构局部失效,继而影响整体受力状态。