复合材料桥面板的应用和研究进展

纤维增强复合材料(FRP)桥面板重量轻,可大大降低桥梁上部结构的重量,进而减轻下部结构的工程量。FRP桥面板耐腐蚀,抗疲劳和耐久性。它可大大减少建桥现场组装的时间,降低建造成本,节约维修费用,使用寿命长。作为新一代桥梁承重结构,FRP桥面板在桥梁建设和桥梁维修与改造工程中具有十分广阔的应用前景。本文介绍两类FRP桥面板 拉挤复合材料粘合结构桥面板和夹芯结构复合材料桥面板,对已有的几种FRP桥面板产品性能进行分析,介绍国内外在FRP桥面板的研制、工程应用和研究的进展状况。     

GFRP桥面板在公路桥梁上的应用

GFRP桥面板是用玻璃纤维复合材料制成蜂窝状断面,再在上下面各贴一层FRP板形成T形断面的上翼缘,与下方的钢工字梁(或混凝土工字梁)复板共同受力。其抗风化、抗腐性能备受用户青睐;它的轻质、高强性能是最具吸引力的钢筋混凝土替代材料。这种桥面板可用于新建公路桥,也可用于更换旧桥面。由于它的自重仅为钢筋混凝土的1/5,更换旧桥面后,相当于提高了桥梁的承载能力。     

苏通大桥钢箱梁桥面板关键构造细节疲劳试验

以苏通大桥钢箱梁桥面板为研究对象,选取关键构造细节,开展桥面板疲劳性能试验研究,确定桥面板在钢箱梁现行装焊工艺条件下的疲劳允许应力幅,供设计和施工参考。     

GFRP-混凝土组合桥面简支板试验研究

介绍一种新型GFRP-混凝土组合桥面板的设计思路、设计过程以及进行的单跨简支板的抗弯试验研究情况。首先以GFRP-混凝土组合单跨简支板为研究对象,通过抗弯试验得到了一系列荷载-跨中挠度、荷载-跨中混凝土应变、荷载-纤维应变关系曲线。其次通过两种材料界面的滑移以及相应的对比分析,研究了GFRP-混凝土组合桥面板在改变混凝土强度等级和混凝土板厚等参数情况下,试验构件的受力性能变化情况。试验研究表明:GFRP-混凝土组合桥面板在正常使用阶段,能够充分发挥两种材料各自的优势,组合效果良好;相对于传统的钢筋混凝土桥面板和全GFRP桥面板,GFRP-混凝土组合桥面板在承载力、刚度和延性方面,都表现出其优越和独特的受力特点。     

钢桁梁桥新型波形钢-RPC组合桥面板非线性有限元分析

提出了一种能适用于大跨径钢桁梁桥的新型波形钢-RPC组合桥面板,基于Ansys 14.0建立了有限元模型,对Ansys模型参数、桥面板的几何和材料参数进行了计算分析。研究表明:跨中荷载大于820 kN后RPC的材料非线性效应逐渐显现,钢材的材料非线性对组合桥面板承载性能影响尤其明显;Solid65单元剪力传递系数对组合桥面板承载性能影响很小;计算时应考虑Solid65单元形函数附加项的影响;在新型组合桥面板中,波形钢腹板高度和波腹工梁钢底板厚度对结构承载性能影响最大,RPC具有足够的安全富余量,对组合桥面板承载性能影响比波腹工梁小。     

工字形梁桥玻璃纤维增强塑料桥面板结构

纤维增强轻质材料在桥面板中的应用日益受到青睐.最近,韩国建筑技术研究院进行了有关课题的研究.为了设计一种玻璃纤维增强塑料(GFRP),并确保其能够切实应用于公路桥梁,选择与乙烯基酯树脂(vinylester resin)复合的E-玻璃(E-glass)作为设计材料.试验共设计了5种含有不同材料成分的GFRP层叠模式.为了验证推荐的GFRP模式的材料特性,共抽取100个试样进行了试验,从而提出一种多孔截面的桥面板结构.经过对这种结构的优化设计,得到特别适合于拉挤成型工艺的桥面板的截面形状.采用推荐的桥面板结构,为一个实际的工字形钢梁桥设计了GFRP桥面板.     

纤维增强复合材料桥面板在开合桥桥面翻新工程中的应用

纤维增强复合材料(FRP)是一种新型的桥面翻新材料,但作为开合桥桥面板翻新材料,在使用过程中出现了一些问题。通过对美国俄勒冈交通运输部使用FRP桥面板翻新桥面工作时出现的事故进行分析,并针对这些事故进行系统的研究以及相关试验,发现选择恰当的FRP桥面板与上翼缘板的接缝连接设计,以及能够满足桥面板挠度要求的磨耗层,才能使FRP材料进行实际而广泛的应用。结合实践经验总结出一套施工指南以及注意事项,为桥面翻新工作提供较为科学的施工建议和指南。     

美国的纤维增强组合桥面板

文中介绍美国在进行桥梁上部结构补强时采用的非传统材料——纤维增强混凝土。这种材料具有高强、质轻、耐腐蚀等特性。列举了四个实例，以说明这种材料在组合桥面板中的应用。     

桥面铺装改造对正交异性钢桥面板受力性能的影响

为了验证桥面铺装改造对正交异性钢桥面板的加固效果,以某公路简支钢箱梁为背景进行研究。选取3跨箱梁,分别采用聚合物混凝土、夹心钢板系统和活性粉末混凝土3种桥面铺装方案对钢桥面板进行加固,并通过实桥试验测试改造前、后正交异性钢桥面板的应力及局部变形,验证加固效果。结果表明:原铺装与裸面板状态下钢桥面板的受力及变形规律基本一致,原铺装基本不参与正交异性钢桥面板共同受力;3种铺装改造后,钢桥面板应力及局部变形均有较大降低,但钢桥面板应力及变形的改善效果仍面临长期运营的检验。     

FRP拉挤型材与桥面板的静载试验研究

纤维增强复合材料(FRP)桥面板是近年来开始在桥梁工程中应用的一种新型桥面板结构。本文通过对FRP桥面板模型的静载试验,研究了它的变形和应力分布情况,分析了在荷载作用下FRP桥面板的整体受力与变形情况,为FRP桥面板的设计与应用提供参考依据。     

美国的纤维增强组合桥面板

文中介绍美国在进行桥梁上部结构补强时采用的非传统材料——纤维增强混凝土。这种材料具有高强、质轻、耐腐蚀等特性。列举了四个实例，以说明这种材料的组合桥面板中的应用。     

轮载横向分布对正交异性钢桥面板疲劳行为的影响研究

由于车辆轮载横向位置的离散性,在对正交异性钢桥面板进行疲劳验算时,采用单迹线加载方式求得的等效应力幅值较真实值偏大,而我国规范未就轮载横向分布对等效应力幅的折减作用做出明确规定。采用国内道路观测统计得出的轮载横向分布特征,建立了3种具有典型构造特征的正交异性钢桥面板有限元模型,研究了轮载横向作用位置对正交异性钢桥面板各构造细节应力循环特征的影响,依据Miner线性累积损伤准则,分析了轮载横向分布对等效应力幅的折减作用,得出了应力幅折减系数,建议取为0.85。     

G型钢桥面板研制

采用"以钢代木"的总体技术方案,通过对纵梁的分解换位、添加固定装置和增架桥面钢板,研制出满足"321"装配式公路钢桥荷载等级的G型钢桥面板。该面板能够保持原桥面系和横梁结构不变,可与现有U型钢桥面板实现互换通用,实现了原木质桥面板到钢桥面板的升级。测试表明,G型钢桥面板性能良好,完全满足使用要求。     

基于欧洲规范的组合梁叠合桥面板横向受力分析

为研究钢筋桁架叠合桥面板的横向受力性能,以格鲁吉亚E60高速公路上某主跨60 m组合梁桥为背景,针对14.4～16.6 m桥宽(5 m宽梁间距和2.2～3.3 m悬臂长度)采用“70 mm厚钢筋桁架预制板+180 mm厚现浇层”叠合桥面板方案,基于欧洲规范,应用弹性分析方法和MIDAS Civil有限元分析软件分别对施工阶段以及使用阶段不同桥宽桥面板横向受力进行分析。结果表明：除16.6 m宽桥面板外支点截面需要在原设计基础上加强配筋外,14.4 m和15.2 m宽桥面板的受力均满足欧洲规范要求;“70 mm厚钢筋桁架预制板+180 mm厚现浇层”叠合桥面板方案适用于5 m宽梁间距和2.2～3.3 m悬臂长度的桥面板,可满足实际桥梁结构受力需求。     

苏通大桥正交异性板局部模型极限承载力试验

以苏通大桥钢箱梁U肋加劲桥面板为研究对象,采用1/2.5模型试件,对U肋加劲桥面板的抗压承载力进行试验研究。试验结果表明,桥面板试件的屈服应力小于材料的材料屈服强度,设计中应该加以考虑。     

制作工艺对正交异性钢桥面板焊缝接头抗疲劳性能的影响

美国正交异性钢桥面板常规的制作方法是U肋和桥面板之间采用80％的部分熔透坡口焊,这种制作方法很难避免U肋薄板过熔的现象;同时,在桥面板制作过程中往往采用焊后加热矫正(有时焊前反变形)的办法来满足桥面板的平面要求.为了研究焊缝过熔现象和焊接变形控制措施对U肋与桥面板间焊缝接头的抗疲劳性能的影响,对6件2跨正交异性桥面板进...     

南京长江二桥桥面板工地接头制造与施工的精度控制

桥面板工地接头采用焊栓连接是９０年代出现的一种新的连接方式，即桥面板用焊接，纵向Ｔ形肋采用高强度螺栓连接，介绍了南京长江二桥正交异性钢桥面板工地接头的制造与施工精度的控制，以满足钢箱梁设计及架设要求。     

FRP桥面板梁式桥的荷载横向分布系数分析

FRP空心板桥面体系是一种新型桥面结构体系,具有强度高、自重轻、施工方便、耐腐蚀、维护费用低等优势,可作为新建桥梁的桥面板以及用于老化桥梁修复中替换原有桥面板.笔者对FRP桥面板体系的梁式桥在荷载横向分布系数方面的性能进行了探讨,采用两个具有代表性的中小型梁式桥,考虑FRP桥面板与支撑梁的两种组合情况,研究了FRP桥面...     

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。     

波形钢―混凝土组合桥面板受力性能研究北大核心

为研究新型桥面板结构波形钢-混凝土组合桥面板的受力性能,以安徽省淮南孔李淮河大桥的桥面板为研究对象,应用有限元软件ABAQUS建模,采用子模型法,计入混凝土、波形板及钢筋的材料非线性,考虑混凝土与波形板之间的接触非线性,比较了波形钢-混凝土组合桥面板和钢筋混凝土桥面板的承载能力和刚度。研究结果表明:波形钢折板可显著提高桥面板的抗弯承载能力及刚度;波形板及混凝土底面应变沿桥梁横向分布波动较大;波形板与混凝土之间相对滑移量较小,2种材料协同工作性能较好,然而波形板与混凝土的法向接触行为并不均匀。