既有钢筋混凝土简支斜梁桥实桥试验荷载横向分布研究

随着交通流量的不断增加,桥梁经常承受超过其设计荷载的重车荷载的作用.研究桥梁在大大超过设计荷载的重车荷载作用下的受力性能显得越来越重要.该文以位于湖南省省道S209线上一座服役43年的钢筋混凝土简支斜梁桥为试验对象,利用千斤顶加载,进行了模拟车辆荷载作用下的既有钢筋混凝土梁桥荷载横向分布的试验研究.研究结果表明试验桥横向连接比较弱,相邻构件之间有较大的结构反应差异,但结构达到最大变形之前,横向传递的荷载与模拟荷载基本成固定的比例关系.反复车辆荷载试验结果表明,3倍30 t重车反复加载,横向连接开始表现出一定的非线性.     

装配式梁桥横向协同工作性能度量指标的研究

为了表征运营期间装配式梁桥的横向协同工作性能,提出了一种间接度量指标——相邻预制梁间的应变相关系数;同时建立了装配式梁桥的简化力学模型,通过推导建立了该指标的解析表达式。理论分析和数值仿真研究表明,在保证足够的样本长度条件下,交通流荷载趋向统计稳定,此时结构特性成为该度量指标的唯一影响因素,证明了该指标具备表征装配式梁桥横向协同工作性能的条件。     

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。     

考虑刚度损伤的装配式T梁桥横向分布计算

现有关于装配式T梁桥横向分布的研究多集中在新建桥梁,考虑在役T梁桥发生主梁刚度损伤条件下的荷载横向分布问题少有研究,为提高在役装配式T梁桥内力计算精度并更好地服务于桥梁的加固计算,基于贵州在役的某5片T梁组成的装配式多梁桥,考虑其在役期间梁体裂缝引起的刚度分配,对梁体裂缝进行定量统计并确定其刚度折减系数,假设横梁刚度无穷大,认为主梁挠度由两部分产生,即梁体完好情况下的挠度和刚度损伤那部分引起的附加挠度,继而在传统刚性横梁法的基础上利用结构力学公式推导出合理的理论方法。最后将本研究推导理论结果与传统刚性横梁法,修正的刚性横梁法,ANSYS有限元数值方法进行计算分析,再结合实桥荷载试验数据进行对比,结果表明:(1)传统刚性横梁法与试验相比误差最大,最高达到9.2%,这是因为理论计算未考虑桥梁服役期间的裂缝段引起刚度损伤;(2)考虑刚度损伤的修正刚性横梁法与实桥荷载试验误差最小,在1.3%~3.7%之间,这是因为考虑刚度损伤的同时还综合考虑了钢筋及预应力筋,桥面铺装和横隔板对截面刚度的贡献,更贴合实桥的服役特点。因此,建议评估在役装配式T梁窄桥荷载横向分布及承载力分析时采用本研究的方法更为精确,传统计算方法在桥梁设计时偏安全。     

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。     

高宽跨比预应力砼T梁桥内力横向分布计算方法研究

以宽跨比大于0.5的装配式T梁桥为例,分别采用梁格法和横向分布系数法对其进行计算分析,并通过现场荷载试验进行对比验证。结果表明,当多片装配式T梁桥宽跨比大于0.5时,梁格法和横向分布系数法计算结果与实测值均相差较小,均具有良好的可靠性,但梁格法计算结果与实测值更接近,可靠性更高。     

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。     

简支斜T梁桥荷载横向分布研究

以一座五梁式简支斜梁桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS/Civil建立有限元分析模型求解单位荷载作用下跨中截面的荷载横向分布影响线,得到斜梁桥的跨中荷载横向分布系数,并与比拟正交异性板(G-M)修正法、广义梁格法及刚性横梁法3种常用斜梁桥荷载横向分布系数计算方法的结果进行对比分析。结果表明,G-M修正法、广义梁格法的计算结果与数值模型的计算结果偏差较小,采用梁格法建立数值模型分析简支斜T梁桥荷载横向分布可行。     

直角梯形斜梁桥荷载横向分布的研究

在通过对单距直角梯形斜梁桥的中横梁与主梁的相互作用进行分析的基础上，提出了荷载横向分布的计算方法。结合对单梁的分析，可以计算单跨斜梁桥的内力、反力与变形。通过算例，计算其荷载横向分布影响线，并分析了梯形斜梁桥与平行四边形斜梁桥，正桥间荷载横向分布的差异。     

中小跨径桥梁挠度监测数据的分析与应用

为挖掘中小跨径桥梁挠度监测数据的价值,研究了桥梁挠度监测数据的处理方法,提出了基于挠度监测数据的桥梁性能评价流程,并在一座装配式预应力T梁桥的监测项目中进行了应用。结果表明,监测周期内T梁最大挠度远小于荷载试验结果和规范限值;挠度概率分布与对数正态分布吻合较好,以荷载试验结果作为抗力标准的桥梁刚度可靠度指标大于3.0;各T梁实际冲击系数均值高于理论计算值,且呈现从超车道向应急车道方向依次增大的规律,冲击系数的概率分布不拒绝服从于广义极值分布;挠度沿横桥向变化曲线基本呈直线,变化规律与刚性横梁法的理论假定基本吻合;各T梁实际荷载分担系数明显小于理论横向分布系数,桥梁表现出较好的整体性。     

少横向联系钢板组合宽梁桥的荷载横向分布研究

目前,钢板组合宽梁桥中的横向联系布置数量趋于减少,为研究此种情形下宽桥的应力特别是荷载横向分布情况、并对比各荷载横向分布系数计算方法的适用性,以一座30 m简支钢板组合宽梁桥为背景,采用有限元法和国内外几种计算方法对其荷载横向分布系数进行计算,并选取桥面板厚度和钢横撑尺寸为参数进行对比分析。结果表明：中梁与边梁的荷载横向分布系数接近;相对于跨中不设横向联系,增设一道横向联系会略微增大边梁,减小中梁的荷载横向分布系数;桥面板厚度的影响很小;钢横撑的刚度并非越大越好,需根据实际情况选择;刚接梁法和AASHTO LRFD规范给出的计算方法较为可靠。     

简支T型桥荷载横向分布系数计算方法的比较研究

以简支T型梁桥为例进行理论分析,应用简化方法计算了简支T梁桥的荷载横向分布系数,同时采用不同的单元建立简支T梁桥的实体模型和壳单元模型,计算出其荷载横向分布影系数的理论解和数值解进行比较,结果吻合较好,验证并分析了荷载横向分布系数计算方法的精确性和适用性,同时证明了有限元法在计算荷载横向分布系数的方便性、可行性。     

梁格法在装配式小箱梁桥荷载试验中的应用

梁格法是一种能较好地模拟原结构的空间结构分析方法,能得到主要控制断面的弯矩、挠度、应变数据,以满足梁桥荷载试验理论计算要求。以装配式小箱梁桥猫儿洞大桥为研究对象,利用Midas/civil分别建立梁格模型和单梁模型,通过对比分析试验结果判定梁格法在装配式小箱梁桥荷载试验中的可行性、实用性和准确性。     

曲梁桥荷载横向分布的研究

本文以无弹性压缩的曲梁单元的荷载和变形分析为基础，采用一整片曲梁为单元的有限条力法，试图建立曲梁桥的荷载横向分布理论。从理论上和算例中，分析了曲梁桥荷载横向分布随矢跨比变化的规律，阐述了曲梁桥荷载横向分布理论是直梁桥荷载横向分布理论的推广，进而成为梁桥荷载横向分布理论的一般形式，提出了借助于直梁桥方法的曲梁桥荷载横向分布计算的实用方法。     

直缝型后张预应力装配式UHPC挡块抗震性能研究

针对常规普通混凝土挡块在震后修复较困难的问题，提出一种适用于中小跨径桥梁结构的可替换直缝型后张预应力装配式超高性能混凝土（UHPC）挡块结构形式。设计并制作了4组装配式UHPC挡块模型试件，分别进行拟静力破坏试验，探讨了加载高度、挡块厚度和预应力初张力大小对后张预应力装配式UHPC挡块抗震性能的影响。然后，建立ABAQUS有限元分析模型并与试验结果进行校核验证，通过一系列有限元参数分析研究了挡块摩擦因数、荷载加载高度、预应力初张力值和UHPC挡块厚度对新型挡块转动机制的影响机理。研究结果表明：装配式UHPC挡块具有良好的抗震位移能力和自复位功能；挡块与盖梁间的摩擦因数对挡块转动性能的影响可忽略不计；加载高度增加会导致挡块转动临界荷载和承载能力下降；增加挡块厚度能显著提升挡块自身强度，降低挡块地震损伤；增大预应力初张力大小能够提高挡块的临界转动荷载和承载能力；进行后张预应力装配式UHPC挡块设计时，可直接利用预应力初张力和加载高度等参数来估算挡块的设计临界转动荷载。     

既有装配式梁桥横向连接构造评价技术进展

为评价既有装配式梁桥典型横向连接构造的技术状况,以空心板梁的铰缝和T梁桥的横隔板等为主要分析对象,通过文献调研和工程实践总结,系统介绍了中国装配式梁桥的使用现状,包括典型病害形式、病害形成机制及其对全桥结构性能的影响,重点阐述了现有的关于横向连接构造评价技术的研究进展情况,指出了今后的发展方向。这些对于改进装配式梁桥的设计及有效评定既有梁式桥的承载能力等均具有较好的参考价值。     

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。     

钢筋混凝土T梁桥破坏性试验分析

基于桥梁破坏性试验有别于常规荷载试验的特殊性,文章针对国省干线常用T型梁桥,介绍试验前准备、正式加载试验及各环节的注意事项等,并就试验结果进行分析,总结梁体在各级荷载作用下的位移及裂缝宽度发展变化,并与理论值比较。以求为今后类似桥梁的破坏性试验积累经验,提供参考和借鉴。     

铰缝破坏对装配式空心板桥荷载横向分布影响的分析

铰缝破坏是装配式空心板桥的一种常见病害。为了得到车辆荷载下铰缝破坏程度对荷载横向传递的影响趋势以及每块空心板的最不利受力情况,对一座典型的预应力装配式空心板桥进行了计算分析。通过折减铰缝弹性模量的方法来模拟铰缝的破坏程度;采用影响线加载的方法获得最不利的车辆加载工况,并以主板跨中截面梁底的正应力为参数进行分析。结果表明：在铰缝弹性模量折减到千分之一时,正应力变化不大（铰缝两侧主板错位不大）;而当铰缝弹性模量继续减小时,正应力迅速增大（铰缝两侧主板错位迅速增大）。主板最不利的受力状况为单板受力。     

混凝土T梁桥结构体系损伤评价试验研究

以16m跨径的T梁桥标准图为基础,按1：4的缩尺比例,采用焊接钢板的连接方法设计了一座5片T梁桥模型。通过不同的钢板连接方式,将横隔梁横向连接损伤对T桥梁桥承栽能力的影响进行了试验和有限元分析,研究了不同损伤工况对T梁桥荷载横向分配的影响。结果表明,在保持横隔梁连接的情况下,翼缘连接的强弱对荷载横向分配的影响很小;横向连接损伤只对相邻梁的荷载横向分配产生较大的影响,对其余梁的影响很弱;当单个横向连接除端横隔梁外全部损伤时,由于其他横隔梁的有利作用,其荷载分配并没有退化到翼缘连接决定的状态。只有当某片梁两侧的横隔梁同时损伤时,这片梁的荷载横向分布才退化到由翼缘连接决定的状态。