高速公路空心板桥加宽改造刚度渐变技术

以京港澳高速公路空心板桥加宽改造工程为背景,采用有限元程序MIDAS/Civil建立某20 m跨径加宽空心板桥的空间有限元模型,对布设横向刚度渐变构件前后的加宽空心板桥静力性能进行分析。研究结果表明:布设横向刚度渐变构件前后的空心板桥在新旧桥板过渡区域的位移曲线有显著区别,布设横向刚度渐变构件前,新板和旧板之间出现较大的刚度突变,引起位移曲线突变;布设横向刚度渐变构件后,各块桥面板的位移曲线呈现逐步平缓变化的趋势;布设横向刚度渐变构件前加宽空心板桥的荷载横向分布系数峰值明显,表现出显著的单板受力现象;布设横向刚度渐变构件后,加宽空心板桥的荷载横向分布系数峰值减小,表明所承受的集中荷载由多块桥板共同承担;对比布设横向刚度渐变构件前后加宽空心板桥的静力性能,证明了布设横向刚度渐变构件的有效性,横向刚度渐变效果良好。     

基于可靠度的预应力混凝土梁桥耐久性寿命预测

依据混凝土保护层碳化寿命准则和钢筋锈胀开裂寿命准则,建立了预应力混凝土梁桥耐久性寿命计算模型,并采用计算时变可靠度指标的方法,研究了处在一般大气环境下一预应力混凝土梁桥的耐久性寿命。计算结果表明:该桥主梁在桥梁服役28年后达到其混凝土保护层碳化寿命,混凝土保护层碳化寿命的可靠指标在桥梁服役初期下降较快,后期下降较慢;在桥梁服役96年后达到钢筋锈胀开裂寿命,说明在一般大气环境中的预应力混凝土梁桥,若混凝土强度较高且只考虑混凝土碳化引起桥梁抗力衰减时,可不考虑钢筋锈蚀对桥梁承载能力的影响。     

钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度分析

考虑钢筋疲劳强度随时间变化,提出疲劳强度时变模型.在此基础上对钢筋混凝土桥梁进行疲劳可靠度分析.基于混凝土碳化模型和钢筋锈蚀深度公式推导钢筋截面面积随时间变化公式.根据试验数据,提出S-N曲线中疲劳强度系数下降的疲劳强度时变模型.基于钢筋截面面积和疲劳强度时变,运用极限损伤度法和改进的一次二阶矩法,求解失效概率与疲劳可靠指标,然后根据选定的目标可靠指标获得桥梁的剩余寿命.算例表明:考虑和不考虑钢筋截面面积随时间的变化,对钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度计算的影响较大;在桥梁的钢筋锈蚀到一定程度后,考虑和不考虑钢筋疲劳强度随时间的变化,对钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度计算有明显的影响.     

混凝土斜拉桥主梁静力可靠度分析

以工程结构可靠度理论为基础,结合重庆地维长江大桥（斜拉桥）主梁受力特点建立主梁能力极限状态方程.运用一次二阶矩法计算主梁关键截面可靠度指标,评价主梁承载能力是否基于安全期内.其可靠度指标随截面承受弯矩的增大而增大,反之,可靠度指标较小,反映出桥梁设计者的目标;同时分析各参数对主梁可靠度的影响程度,在设计基准期内,活载较恒载对主梁的可靠度影响显著.因此,主梁可靠度分析对完善斜拉桥设计理念、运营阶段维护和健康监测有一定的指导意义.     

现状车载下旧桥承载力评定和可靠度有限元分析

采用三维体元,进行4座旧桥现状车载(大于设计车载的2 5倍)下的有限元分析,对其承载力进行评定。结果表明,4座旧桥中有1座桥必须拆除,2座桥需要适当加固,1座桥不需要加固。用随机有限元计算旧桥在现状车载下的剩余可靠度结果表明,精确的分析模型能挖掘桥梁的承载潜力。用PSAP计算可靠度指标的灵敏度发现,可靠度指标对混凝土弹性模量比活载更敏感。     

桐庐富春江二桥主桥拆除施工技术

桐庐富春江二桥维修加固工程,在原来公路旧桥两侧新建桥梁加宽后,拆除旧桥上部结构,接高立柱后重新施工旧桥区域的桥面系,在保持两侧新建拼宽桥行人交通、桥下河道航道畅通的情况下,采用了支撑架和吊车结合的施工方案拆除旧桥上部系杆拱系统,为类似工程施工提供参考。     

高速公路扩建工程桥梁拼接施工技术研究

研究目的:桥梁拼接施工技术复杂,施工中必须进行严格的控制才能确保桥梁拼接质量,本文以福建省泉厦高速公路石浔大桥为例,对高速公路扩建中T型桥梁拼接施工技术进行简要分析、研究,为同类型的桥梁施工提供参考.研究结论:采用本项技术进行桥梁的加宽拼接,加宽桥与原桥各自受力明确、互不影响,简化了施工程序,减少了老桥的植钢筋数量,降...     

劣化桥梁概率维护模型和维护方案成本优化研究

建立了劣化桥梁服役期耐久性概率评估模型,根据预定义的概率维护模型,推导了桥梁结构在预防性维护策略和基于性能控制维护策略作用的可靠指标和状态指标的时变规律,结合现有的维护技术,分别计算了在单一维护技术和组合维护技术下劣化桥梁的时变可靠指标与状态指标和年度维护成本和累计维护成本。研究发现,维护成本花费越高,桥梁性能指标越高;桥梁的初始性能越好,则后期维护成本越低。将预防性的定期维护和基于性能的维护方法组合的维护技术比单一的维护技术更合理,能维持结构性能的前提下有效的控制维护成本。     

基于概率密度演化的斜拉索多级变幅时变疲劳可靠度分析

拉索是斜拉桥的主要受力构件,在车辆、风等交变荷载作用下易发生多级变幅疲劳损伤,而经典可靠度方法预测多级变幅时变疲劳可靠度难度大且计算效率低。针对这一问题,提出一种高效的多级变幅斜拉索时变疲劳可靠度预测方法。基于Miner累积损伤理论,建立同时考虑荷载和材料随机性的变幅疲劳损伤概率演化模型;构建应力幅出现频率指标,解决多级变幅疲劳损伤演化过程中偏微分方程难以确定问题,通过概率密度演化方法精确计算多级变幅时变疲劳可靠度,并采用五级变幅材料试验数据和某桥梁斜拉索的模拟数据验证所提方法的可行性。结果表明:所提方法的计算效率远高于蒙特卡洛方法;在小概率失效时,其计算精度高于蒙特卡洛方法。     

PC梁加固前后使用性态差异性试验研究

通过模型梁加固试验,研究桥梁正常使用阶段,主梁开裂前后及加固前后力学性能以及主梁开裂后的加固效果。试验结果表明:在降低主梁应力、挠度和裂缝等关键力学指标上,总体上呈现主被动结合加固法主动加固法被动加固法的规律。在不同等级荷载作用的全过程中,开裂截面的中性轴高度和抗弯刚度随荷载增加均呈非线性变化,以往相关文献中按分段线性考虑不能反映结构真实的截面特性和受力状态变化规律,同时对已经开裂和损伤的旧桥进行加固试验时,计算模型中应考虑运营桥梁损伤的现实状态,否则可能出现部分开裂截面加固后即使在第一级加载作用下,其开裂截面的校验系数(特别是受拉区钢筋应力校验系数)仍不能降低到1.0以内。研究成果可为今后类似工程的加固设计和检测评估,以及有关规范的完善提供参考。     

旧桥承载力的分析及鉴定

研究目的:鉴定旧桥承载力,可以评估桥梁运营的安全性,为加固设计提供依据。本文以钢筋混凝土简支T形梁桥为例,从桥梁整体工作状况、钢筋锈蚀程度、梁体开裂程度等因素入手,通过数值分析,对旧桥的承载力进行分析和鉴定。总结出旧桥承载力鉴定的基本程序。研究结论:旧桥承载力的鉴定,应该按照全桥检查、细部检测、主梁承载力检算、全桥承载力鉴定的程序进行。即首先根据桥梁的整体工作状况及病害情况确定折减系数,然后对病害最为严重和负荷最大的两类主梁进行检算,最后根据检算结果对桥梁承载力进行鉴定。对文中所列桥梁的承载力进行鉴定可见:该桥设计荷载低,加之病害的影响,承载力不能满足荷载的要求。必须对桥梁进行提高承载力加固,以保证桥梁运营的安全。     

宽矮型主梁在通用桥式起重机上的应用研究

宽矮型主梁双梁桥式起重机取消了传统长走台,把节省下来的材料用于加宽主梁翼缘板,减轻桥架自重的同时,提高了主梁的强度、刚度和工艺性.     

公路桥梁加宽加固设计及施工工艺

根据旧桥加固加宽的方法和设计施工特点,以现役预应力混凝土空心板桥的加固加宽为例,介绍采用碳纤维片材加固桥梁的施工工艺,并重点论述桥梁加宽所涉及的新旧盖梁连接、新旧空心板连接、新旧桥面铺装连接以及加宽部分预压等工作内容的设计要点和施工工艺,以期为类似工程提供借鉴。     

桥上CRTS Ⅱ型底座板疲劳时变可靠性研究

主要研究桥上CRTS Ⅱ型底座板在列车荷载、温度荷载、桥梁变形共同作用下的疲劳时变可靠性。为探讨列车荷载、温度梯度、桥梁变形的作用效应，依据CRTS Ⅱ型底座板混凝土、钢筋的疲劳性能，建立列车荷载、温度荷载、桥梁变形共同作用下的CRTS Ⅱ型底座板混凝土弯压和钢筋弯拉时的疲劳时变极限状态函数，分析混凝土疲劳强度、温度梯度、混凝土疲劳弹性模量、桥梁变形曲率、模型不确定系数、列车荷载产生弯矩的统计特征，采用PHI2方法开展底座板疲劳时变可靠性分析，并与传统时点可靠度方法的分析结果做对比，探讨底座板疲劳时变可靠指标对列车荷载、温度梯度、桥梁变形曲率的敏感性。研究结果表明：在底座板服役期内，底座板轨下截面处的混凝土弯压和钢筋弯拉的疲劳时变可靠指标均满足规范要求；传统时点可靠度方法求得的可靠指标偏大，给CRTS Ⅱ型轨道结构营运带来安全隐患；桥梁变形曲率的变化对疲劳可靠指标的影响最大，列车荷载的影响相对较小，温度梯度对可靠指标几乎无影响；荷载参数的均值大于变异系数对可靠指标的影响。研究成果可辅助确定CRTS Ⅱ型底座板养护维修的时间和方式，为高速铁路结构的运维提供理论参考。     

高速铁路连续梁-拱桥拱梁竖向刚度比分析

研究目的:在梁-拱组合体系桥梁设计中,拱梁刚度比对整体结构的受力和变形、动力特性、稳定性以及施工方法有较大影响,设计中应根据具体情况,合理选择拱梁的相对刚度,以达到最优的结构体系.已有梁-拱组合体系结构性能研究中,拱梁刚度比一般认为是拱肋和主梁构件抗弯刚度的比值,这种计算方法只是简单地将拱和梁的抗弯能力进行比对,并不能...     

工程结构时变可靠度方法及Monte Carlo实现

基于概率的有限可加性提出一种结构时变可靠度计算方法,并采用Monte Carlo方法予以实现。通过编程计算将服从正态分布的单次活载转化为等效的服从极值分布的时段最大活载,再分别采用本文方法和文献方法计算同一结构的时变可靠度。研究结果表明:本文方法可较准确地计算结构的时变可靠度;随着服役期增大,结构时变可靠度与时不变可靠度相差越来越大,采用时不变可靠度方法进行结构设计偏于危险;增大抗力会提高结构时变可靠度,增大恒载和活载则会导致结构时变可靠度下降。     

考虑氯离子侵蚀的钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度

基于混凝土中氯离子扩散及其引起钢筋锈蚀的机理,提出了钢筋面积随时间变化的公式.根据锈蚀钢筋疲劳试验,提出了反映钢筋疲劳性能的疲劳强度时变模型.基于上述模型,运用线性累积损伤法则和蒙特卡罗方法,对钢筋混凝土桥梁进行疲劳可靠性分析,计算其时变疲劳可靠度.结果表明:氯离子侵蚀作用下,钢筋有效截面减小和疲劳性能衰减显著降低桥梁结构的疲劳可靠指标.本文建立的计算模型能够为结构疲劳可靠性的鉴定以及结构构件的维修决策提供有效参考.     

四线铁路钢箱混合梁弯斜拉桥设计研究

根据四线铁路弯斜拉桥的受力特点,采用空间杆系有限元静力分析方法,围绕斜拉桥结构体系、桥梁整体刚度、收缩徐变、几何非线性等方面对其展开拉索、主梁、桥塔、基础的构造设计与研究.采用有限元仿真分析技术,研究正交异性桥面板的弯钢箱梁在受纵横向弯曲、剪力滞和扭转翘曲组合作用下的应力分布,进行钢箱梁与预应力混凝土梁的结合段、主梁与桥塔横梁固结、斜拉索上下钢锚箱的局部应力分析和构造研究.采用车桥耦合时变分析方法对其行车动力性能进行研究.采用反应谱及地震波时程分析方法同时对结构的抗震性能和抗震措施进行分析、研究.研究结果表明:四线铁路弯斜拉桥钢箱梁采用约3m的横隔板和腹板间距对改善主梁构造起到重要作用;良好的行车动力性能说明该桥采用1/900的挠跨比控制结构刚度较为合理;采用E型钢阻尼支座改善了桥梁的抗震性能.     

大跨度铁路悬索桥结构刚度敏感性研究

桥梁刚度参数的确定在大跨度桥梁总体设计中非常重要,结合某大跨度铁路专用悬索桥方案,从结构动力特性、车辆走行性和风致抖振响应3个方面,分析梁、塔、索等构件刚度对桥梁性能的影响,并对大跨度铁路悬索桥刚度评价指标进行研究,结果表明:桁宽的增大能够较显著地增大桥梁横弯基频,桁宽过小时桥梁会产生横向周期性振动,宽跨比限值建议取为1/20~1/35;随着桁高减小,车辆竖向加速度显著增加,高跨比限值建议取为1/70~1/100;主缆刚度增大会使桥梁扭转和竖向基频明显提高;桥塔刚度及恒载的影响有限。     

CRTSⅡ型无砟轨道板疲劳时变可靠度研究

针对CRTSⅡ型轨道板疲劳的潜在失效模式,依据混凝土材料的疲劳性能,建立列车荷载与温度荷载共同作用下CRTSⅡ型轨道板混凝土疲劳功能函数,利用该功能函数开展基于时变可靠度理论的CRTSⅡ型轨道板疲劳时变可靠性研究。时变可靠度、时点可靠度及蒙特卡洛的计算结果对比表明:时点可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛结果有较大误差,而本文采用的时变可靠度方法的计算结果与蒙特卡洛方法的输出结果几乎一致,说明本文方法计算精度较高。算例结果表明,在轨道板服役后期,轨道板纵向轨下截面处受拉边缘纤维混凝土容易发生弯拉疲劳开裂,这说明作为主要承受疲劳荷载(循环次数较多、荷载较大)的构件,轨道板的抗疲劳性能需进一步加强。