装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布研究

为科学合理地评价装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布规律,选取相同桥面宽度、不同跨径、不同主梁数及不同主梁高度的6种钢-混组合梁桥为研究对象,分别采用杠杆原理法、刚性横梁法、修正的刚性横梁法、铰接梁法、刚接梁法、G-M法以及有限元法对其荷载横向分布系数进行了计算分析,并进一步通过数值回归方法拟合出适用于此类型桥梁荷载横向分布系数的计算公式。结果表明:杠杆原理法、刚性横梁法与有限元法的计算误差约为30%,误差较大,不适用于装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布系数计算;铰接梁法和刚接梁法不适用于换算截面抗扭刚度比抗弯刚度小太多的组合梁桥的荷载横向分布系数计算;采用杠杆原理法和刚性横梁法计算时,由于不涉及主梁截面特性的影响,所以,计算得到的横向分布系数仅与主梁数和主梁间距有关,而与桥梁跨径、主梁高度无关;当宽跨比、桥面宽度和主梁间距的比值不同时,刚接梁法、G-M法和修正的刚性横梁法应按不同适用条件去考虑其横向分布系数计算;主梁数量的变化对荷载横向分布系数计算值的影响大于跨径对其的影响(相差67%);拟合的横向分布计算公式与有限元计算值吻合良好,计算误差均在15%以内。     

大边梁加固旧桥的模型试验研究

针对大边梁加固旧桥方案，根据模型相似理论，设计和制作了桥梁加固模型；并对模型进行荷载试验，得到荷载作用下各主梁挠度分布规律。本文提出新的不等刚度梁桥跨中荷载实测横向分布系数的计算方法，简化了实测横向分布系数计算过程。模型试验表明，大边梁加固桥梁后，大边梁承担的荷载比理论计算值还理想，从而证明该加固方法可行。     

连接刚度对加宽桥梁荷载横向分布的影响分析

新旧桥梁的连接设计是加宽桥梁设计的关键.以一座采用刚性湿接缝连接加宽的20m简支空心板桥为例,分析了加宽前后桥梁的荷载横向分布特性.利用数值分析方法,基于不同湿接缝厚度对新旧桥空心板梁横向分布系数进行了计算,探讨了湿接缝的刚度对新旧空心板梁横向分布系数的影响.计算结果表明增大湿接缝的刚度可提高新旧桥梁的整体工作能力,有效降低旧梁横向分布系数.但湿接缝的刚度提高到一定程度后,旧梁横向分布系数的变化减慢,部分梁横向分布系数开始增大.建议在加宽桥梁新旧桥梁的连接设计时,应根据分析结果采用合适的湿接缝厚度.     

不同拓宽连接方式对旧桥受力状态的影响分析

针对桥梁拓宽新旧桥跨径不等的情况,结合塘河大桥的拓宽实际,利用ANSYS进行拓宽的仿真模拟.分析了当横向拓宽分别采用刚性连接(刚接)和铰接时,在汽车荷载作用下旧桥的纵、横向应力的变化,得出刚接比铰接能提供更大的横向连接刚度,铰接的应力分布较均匀,整体应力水平较刚性连接低的结果.同时对日照温差进行了分析,刚接增加了箱梁内的日照温差应力数值,且对箱梁翼缘板应力的影响要大于对箱梁梁体应力的影响.     

旧桥拓宽加固设计方法研究

以实际工程中一座简支箱梁为例,对原有桥梁使用性能、拓宽加固选取的原则及加固形式进行归类总结。针对新旧桥梁的上部连接而下部分离的拼接方式计算分析拓宽前后荷载及内力横向分布规律,计算分析新旧桥混凝土收缩徐变的龄期差异对新旧桥主梁及其连接面的影响,并提出旧桥加宽加固的施工顺序及注意事项。     

拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法

为研究拼宽空心板桥荷载横向分布系数的计算方法，首先分别开展采用8，22 cm铺装层的空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，接着开展采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，并将试验结果与既有铰接板法和刚接板法荷载横向分布系数的计算结果进行对比分析；最后讨论既有铰接板法和刚接板法的适用范围，进而提出了一种新的荷载横向分布系数计算方法，并探讨拼宽空心板桥的拼接结构刚度取值的合理范围。研究结果表明：既有铰接板法和刚接板法分别适用于计算铺装层厚度较小和较大的空心板桥荷载横向分布系数，但二者均无法考虑不同铺装层厚度对荷载横向分布的影响，为此提出了考虑铺装层厚度影响的荷载横向分布系数计算方法，相应的计算结果与试验结果的偏差仅为2.7%；对于采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥，铰接板法或者刚接板法均无法正确地反映拼宽空心板桥的荷载横向分布规律，为此提出了考虑拼接结构刚度的拼宽空心板桥荷载横向分布系数计算方法，其中新旧桥板高错位布置的拼宽空心板桥拼接结构刚度为不考虑新桥铺装层厚度的刚度，该方法求得的荷载横向分布规律与试验结果的变化趋势一致，相应的计算结果与试验结果的最大偏差仅为5.4%。     

不同连接方式对拓宽后原主梁受力研究

以标准跨径25 m箱梁桥为例,针对上部结构的两种横向拓宽方式:上部结构铰接、上部结构刚接以及有无横隔梁的情况,采用MIDAS对实桥建立空间模型,计算加宽前后全桥各主梁内力,并对其横向分布规律做一总结。     

横向拓宽斜交板梁桥荷载横向分布系数研究

采用有限元分别对正交及斜交板梁桥拓宽前后的各主梁荷载横向分布系数进行了计算,其结果表明正交板梁桥拓宽前后新旧主梁的横向分布系数均相差不大,而斜交时部分旧梁在拓宽后横向分布系数增大,拓宽后新梁的横向分布系数比旧梁大。因此斜交板梁桥拓宽设计应注意提高新梁的承载力,并对旧梁进行加固处理。     

纵横梁拓宽加固既有T梁桥的参数分析

为了指导既有T梁桥纵横梁拓宽加固设计,确定最优参数,以一座跨长20m、桥面宽6m的T梁桥拓宽加固为背景,建立T梁桥纵横梁拓宽加固主梁(拓宽后桥面宽9m)计算模型,对新建横梁的数量及位置、新建纵梁与横梁的刚度、新旧基础间相对沉降量等进行了参数分析。结果表明:对于跨长20m、桥面宽6m(拓宽后宽9m)的T梁桥,在跨中设置1道横梁较适宜;新建横梁的刚度越大,结构的整体性越好,但随着横梁刚度增大横梁自重增加,横梁的最佳截面尺寸为60cm×30cm;随着纵梁高度的增大,结构的最大挠度减小,旧主梁的最大弯矩减小,新主梁的弯矩增大,新建纵梁高度取250cm为宜;新旧基础间的相对沉降对结构支点截面T梁翼板根部受力影响较大,需采取有效的措施来减少相对沉降。     

钢混组合板梁桥主梁荷载横向分布系数研究

钢混组合板梁桥以其自重轻、材料利用率高、施工速度快、环境污染小、刚度大等优点在桥梁建设中应用日益广泛,其横向分布计算也变得愈加重要。为了精确计算钢混组合板梁桥的横向分布系数,以无锡过江通道北引桥钢混组合板梁桥为研究对象,在对比偏心压力法、铰接板法、刚接梁法、美国规范AASHTO LRFD法等理论基础上,计算该类桥梁的横向分布系数,给出不同计算理论的计算误差及成因。分析研究了桥面板厚度、主梁间距、主梁高度、内横梁数量等参数对荷载横向分布影响线的影响规律。同时通过对有限元计算与理论计算结果进行对比和分析,验证了采用的横向分布计算理论和结果的正确性,对工程设计实践具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

山区高速公路桥梁拓宽方式研究

为研究空心板梁桥加宽在接缝结构受力局部承载的特性问题,考虑传统力学分析采用的受力图式和假设与实际结构有一定差异的情况,采用有限元建模的方法进行接缝结构设计的研究.接缝类型为铰接和刚接情况时,重点研究了新旧桥梁差异沉降、差异刚度、局部偏载等因素对拓宽桥梁受力影响.研究结果表明:(1)采用空心板边板翼缘直接刚接的加宽方式,较采用铰缝连接方式能更好地适应下部结构不均匀沉降的影响;(2)新旧主梁的模量差对于刚接缝和铰接缝均有增大横向弯拉应力的影响,采用铰缝连接方式增大幅度较大,采用刚接缝连接方式增大幅度较小;(3)不均匀沉降对横向弯拉应力影响较大,有明显的局部应力分布特性,为预防接缝早期强度破坏,两种接缝处均需要进行钢板加固.     

拓宽方式对旧T梁荷载横向分布的影响研究

为研究拼接拓宽的不同方式对旧桥活载受力的影响,以某T梁桥为背景,建立了12种拓宽方式的三维实体有限元模型,计算了每种方式中旧梁的荷载横向分布系数,并进行对比分析.结果表明:增加新旧梁刚度比、设置新旧梁横隔板及提高横隔板高度能较大幅度减小旧梁的荷载横向分布系数;此外,相对于单侧拓宽,对称拓宽下旧梁的荷载横向分布系数更小.因此,为减小拓宽后旧桥的活载受力,在其他条件允许的前提下,建议适当增加新旧梁刚度比,并在新旧梁间设置横隔板及增加横隔板高度,具体取值应结合实际工程确定.     

钢-混凝土组合梁加宽旧桥的实测与理论分析

为研究采用钢-混凝土组合梁加宽后的重庆牛儿河桥的工作性能及其跨中横向分布系数的计算方法,对其进行现场实测,并建立三维弹性有限元模型模拟实桥.研究结果表明:组合梁能够与旧桥共同工作,组合梁加宽旧桥整体性良好;采用刚性横梁法计算旧桥加宽后的跨中横向分布系数,计算结果与实测结果、有限元结果吻合良好.采用有限元方法对钢-混凝土组合梁与旧桥之间的跨中横梁数量进行参数分析,结果表明跨中横梁对跨中横向分布系数的影响可忽略.     

斜腿刚构荷载横向分布的简化计算探讨

为简化桥梁计算,通常通过荷载横向分布系数将复杂的空间受力问题,简化为工程师习惯、受力明确的平面结构。该文通过改变空间模型中虚拟横梁的间距及抗弯刚度,系统地分析了主梁边、中孔最大正弯矩断面及斜腿顶部主梁最大负弯矩断面的横向分布规律,并通过荷载试验结果对分析的结论进行验证。结果表明:在采用空间梁格法计算斜腿刚构跨中断面横向分布时,虚拟横梁间距取虚拟纵梁间距的1/2及虚拟横梁抗弯刚度调整为主梁的3倍时,计算的模拟斜腿刚构跨中横向分布与实测值误差在5%以内,具有足够的精度,可供工程设计参考使用。     

聚合物改性混凝土加固空心板桥荷载横向分布理论及试验研究

为了解采用粘贴聚合物改性混凝土(MPC)加固空心板桥的效果,及加固后空心板桥荷载横向分布情况,以横向由4片空心板梁组成的空心板桥为研究背景,对加固后空心板桥的横向分布计算方法进行研究,并结合实桥加固后荷载试验结果进行对比分析。研究结果表明:采用MPC加固后的空心板桥荷载横向分布影响线较加固前平缓,桥梁横向整体受力性能显著提高;采用MPC加固后的主梁结构可以传递弯矩,传统的铰接板梁法已不能满足此种加固方法的横向分布计算,提出的修正刚接板梁法及修正G-M法可用于加固后该类型桥梁横向分布计算。     

某钢结构景观桥晃动分析及加固

某钢结构景观桥投入运营后,人走至跨中位置时,能明显感到桥梁横向晃动,须进行加固改造。文章首先从桥梁结构布置、节点做法介绍了桥梁现状概况,然后采用Midas建立模型进行分析,模型位移计算结果不收敛,初步判定为结构体系不稳定。文章提出三种加固措施,将铰接支座改造成固定支座、将钢梁铰接连接节点改造成刚接节点、增加支撑,并分别建立模型进行分析,最后结合现场实际情况及理论与实际的出入,推荐采用将钢梁铰接节点改造成刚接节点并增加主梁交叉支撑的方案,按方案加固后横向晃动问题消失。通过该桥的分析及加固方案设计,对以后类似工程有一定借鉴意义。     

拓宽方式对拼接加宽桥梁动力性能的影响分析

为了研究不同拓宽方式对拼接加宽桥梁动力性能的影响,利用模态分析的特征方程、子空间迭代法和ANSYS中的模态分析方法对旧桥铰链拓宽和刚接拓宽的固有频率、振动、结构刚度进行分析,研究不同拓宽方式下桥梁模态参数和动力响应。结果表明,旧桥模型与新桥模型的动力性能相似,都具有良好的协同工作性能;不同拓宽方式对桥梁的动力性能影响几乎一致;桥梁拓宽改善了旧桥动力性能;刚接拓宽对旧桥动力性能改善更加有利。     

公路桥梁荷载横向分布计算的模型修正法研究

桥梁结构属于空间结构,结构的内力计算通常是转化为平面问题来解决的。介绍了几种常用的荷载横向分布计算方法。针对桥梁运营后,桥梁各片主梁刚度不同时的荷载横向分布计算,提出了更加符合桥梁实际的模型修正法,更为准确地计算实际桥梁结构各片主梁的荷载横向分布系数。