基于在线动力响应的板梁桥铰接缝损伤评估方法

为了解决板梁桥铰接缝健康状态难以诊断的难题,以桥梁在车辆荷载作用下的动力响应频谱定义频谱形状差异性指数,并结合频率构造目标函数,提出了一种基于桥梁在线动力响应的铰接缝损伤定量评估方法。该方法以铰接缝横梁刚度整体下降程度作为损伤指数,通过基于L-M准则的有限元模型修正方法实现对装配式板梁桥铰接缝损伤的定位和定量分析。采用车-桥耦合振动分析方法计算桥梁的在线动力响应,并避开板梁桥1阶竖弯模态,选择包含桥梁横弯和扭转模态在内的频率段分析响应频谱形状差异性指数。数值分析了铰接缝损伤位置、损伤程度、主梁车辆横向随机位置、车辆速度和路面不平度等因素对铰接缝损伤识别结果的影响,并进一步分析了主梁和铰接缝同时存在损伤时的识别结果。研究结果表明:所提损伤评估方法抗噪能力强,损伤识别结果受车辆速度、车辆横桥向随机位置和路面不平度等因素的影响较小,识别结果较为准确;该方法对单个或多个位置铰接缝不同程度的损伤均可正确识别,误差较小,还可同时识别主梁和铰接缝损伤。对一座装配式板梁桥进行了现场试验分析,基于所提方法的板梁桥评估结果和桥梁现场情况相符,从而从应用角度证明了所提铰接缝损伤评估方法的准确性和可靠性。     

装配式空心板的横向预应力加固机理

为了研究装配式空心板在施加横向预应力后结构横向整体受力情况,基于铰接板法和刚接板法相关理论,以某装配式空心板桥加固工程为研究对象,开展了加固桥梁铰缝处传力机理的研究。结果表明:装配式空心板在施加横向预应力后,其横向联系介于铰接和刚接之间。通过对实测数据进行定量分析,构建典型方程,计算出不同比例系数对应的各板影响线值,并采用相对误差最小原则,确定结构横向受力情况,研究成果可为该类桥梁的加固分析提供参考。     

装配式空心板桥铰缝局部受力性能研究

对装配式空心板桥铰缝病害、实际工作状况、局部受力性能进行研究,结果表明:装配式空心板桥铰缝损坏是引起桥面铺装纵向开裂、板底横裂、板间错台及单板受力的主因;装配式空心板桥铰缝计算只传递剪力的假定,与实际受力状态不相符,采用弹性支承连续梁法进行计算分析更符合实际受力情况。     

装配式空心板体外横向预应力加固力学性能研究

为研究装配式空心板桥在施加体外横向预应力后的力学变化,以某4×25 m空心板桥为依托工程,基于刚接板法的相关原理,构造铰缝处赘余力典型方程组,计算系数矩阵及荷载项矩阵,并采用通用软件Ansys建立仿真模型,分析相关数据。结果表明:空心板桥在施加体外预应力加固后,铰缝受力明显改善,验证了理论正确性,研究结果可为空心板桥加固分析提供参考。     

装配式空心板铰缝加固机理研究

为了解空心板施加横向预应力加固的铰缝处力学变化机理,以云南昭通市某空心板桥为工程依托,基于传统铰接板法和刚接板法的基本原理,分析加固空心板在接缝处受力变化特征,采用数值处理软件Matlab给出了不同比例系数α结构的影响线值分布规律,并采用通用软件ANSYS建立桥梁仿真模型,分析空心板铰缝处的受力情况。结果表明:实际桥梁加固后空心板铰缝处横向刚度比例系数约为刚接板的0. 3～0. 4左右,所提出方法与有限元分析结果相统一,验证了方法的可行性。研究结果可为同类桥梁加固分析提供参考。     

装配式铰接板桥的铰缝损伤评价

针对装配式铰接板桥铰缝损伤程度评定方法不足的问题,为客观评定铰缝的损伤程度,并为铰缝的加固改造提供依据,基于装配式铰接板桥的试验数据及理论分析,通过引入铰缝损伤度λ与铰缝协同工作系数δ概念,建立铰缝损伤度λ与铰缝协同工作系数δ的关系模型及铰缝损伤度λ与铰缝实际抗力Z的关系模型,对装配式铰接板桥铰缝损伤评价方法、评价指标及承载能力加固的判定标准进行研究,并将研究结果应用于某5孔20m装配式预应力混凝土简支空心板桥的铰缝损伤评价中。结果表明:该损伤评定方法是可行的;计算的铰缝协同工作系数δ与实桥实测值接近,最大误差为2.3%。建议根据铰缝损伤的3个阶段进行相应的维修或加固。     

装配式空心板桥板间铰缝破坏加固方法研究

铰缝破坏是装配式空心板桥的一种常见病害,目前最常用的加固方法是凿除破坏铰缝和桥面铺装再重新浇筑,但是这种方法不能从根本上消除铰缝破坏而造成屡修屡坏。通过比较国内外空心板桥的构造特点,发现两者在设计上最大的区别是国外的桥梁在横隔板内施加了强大的横向预应力。实践表明:增加横向预应力可以减小铰缝破坏出现的可能性。为了避免铰缝破坏重复维修,该文提出一种增加横向预应力的加固方法,并设计出相应的加固装置和施工工法。最后对一座典型的装配式空心板桥进行实体有限元建模分析,计算结果表明这种加固方法是可行和合理的。     

空心板铰缝质量对活载横向分布影响的实体模型空间分析

装配式混凝土简支空心板桥采用企口混凝土饺联结形成整体,共同承受车辆荷载。然而,由于种种原因空心板铰缝失效,导致传荷能力下降甚至形成单板受力,造成梁板的过早损坏,大大缩短桥梁使用寿命。本文采用MIDAS FEA空间计算分析软件来模拟板块和铰缝混凝土,通过铰缝参与工作的有效截面的变化来对比分析车辆荷载作用下不同铰接质量空心板内力的分布情况。     

装配式板桥桥面铺装层受力特性分析

为了分析装配式板桥桥面铺装层的受力特性,以实际工程为例,考虑装配式板桥铰缝受力特性,分别建立不同厚度铺装层参与结构受力的空间有限元模型进行理论计算,取各板块应变变化趋势作为参数,将相对应的计算结果与荷载试验实测结果进行对比分析。结果表明,装配式板桥80％～90％的桥面铺装层参与结构整体受力比较符合结构实际受力状态。     

装配式空心板桥铰缝失效机理分析

装配式空心板桥梁应用广泛，铰缝的损坏是装配式空心板桥梁的一个常见病害，且对于铰缝失效机理存在争议，多数学者认为铰缝设计存在缺陷，铰缝的损伤是被横向拉应力“拉坏”的。对于老桥的调研，发现铰缝病害出现的比例很高，而对新桥的调研发现均未出现铰缝问题，若铰缝是“被拉坏的”，那么铰缝问题不能仅存在于老桥中，所以铰缝失效机理还有其他重要原因。利用ABAQUS建立详细的有限元模型，充分考虑了铰缝与空心板之间的接触、铰缝与空心板的连接钢筋，得出铰缝结构受力合理，其中连接钢筋的地位非常重要，若连接钢筋发生锈蚀，铰缝的受力便出现缺陷，所以得出结论：铰缝病害是连接钢筋的锈蚀而引起的。     

装配式简支板桥设计中铰缝抗剪强度的验算

本文主要通过装配式简支板桥上板梁用半波正弦荷载与车载在板梁跨中挠度相当的原则，进行板梁间铰缝抗剪强度的验算。     

重载条件下小跨径简支板桥的横向铰接能力分析

通过对高速公路小跨径简支板桥的重车加载实验,发现铰缝设计、水泥混凝土桥面铺装层厚度和桥面钢筋网等因素,决定了小桥涵上部梁板的横向铰接能力。在重载车辆的反复作用下,传统的小几何尺寸接缝将会出现铰接能力衰减,甚至丧失铰接能力,导致车轮直接作用的梁板出现挠度过大,单板受力的不利状况,影响整个桥梁结构的使用寿命和安全通行。因此,应进一步加强高速公路小跨径板桥的铰缝设计和施工质量控制。     

运用测量技术推算缓和曲线内桥梁板长的实用方法

由于缓和曲线是一条曲率不断变化的曲线,缓和曲线段内桥梁各桥墩既不平行,也不指向同一个圆心;缓和曲线段内装配式板桥各孔各块板长均不相同。因此,缓和曲线段内桥墩放样及板长预制的正确与否,是关系工程质量的关键环节。该文介绍了在任意点测设缓和曲线内桥墩的一种灵活放样方法,从现场测量放样的角度推算了装配式板桥各孔各块板长,使设计、测量和梁板预制三方能相互效验,确保工程质量。工程实践证明:从测量角度推算缓和曲线内装配式板桥板长的方法,数据准确、简便实用。     

装配式空心板铰缝受力分析

装配式空心板因构造简单、施工方便、工程造价较低等诸多有利因素在我国公路桥梁中占据了重要的地位。通过对装配式空心板上部结构病害调查研究发现,铰缝纵向开裂是典型病害,随着铰缝病害发展,铰缝与空心板结合面失效,出现＂单板受力＂现象,危及结构安全。旨在分析空心板铰缝横向传力机理,探讨铰接板计算理论,建立正则方程,利用有限元程序进行仿真分析。     

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。     

型钢-混凝土组合加固技术在空心板桥中的应用

装配式空心板桥由于铰缝损伤而出现"单板受力"问题,为增强梁板间的横向连接,提出型钢-混凝土组合加固技术,以寿昌江二号桥(装配式预应力钢筋混凝土简支空心板桥)为背景,简述该技术在该桥中的应用。型钢-混凝土组合加固是在沿梁底铰缝两侧设置剪力键,纵向锚贴U形钢板,并在U形钢板和铰缝间灌注高强自密实灌浆料。为检验加固效果,对该桥第2跨进行加固前、后的静载试验。结果表明:加固后该桥跨中应变平均降低20%,挠度平均降低25%以上,桥梁的刚度有所提升;加固后1号板的横向分布系数增大,1号与2号梁板间的铰缝损伤得到修复。实践证明,型钢-混凝土组合加固技术可增强主梁间的横向联系,能有效解决"单板受力"问题。     

铰缝损伤对装配式空心板静动力特性的影响分析

装配式空心板在我国公路桥梁占有很大的比重,由于交替动力荷载、雨雪侵蚀等作用,装配式空心板铰缝出现不同程度的损伤,影响了桥梁上部结构的受力性能。为探究铰缝损伤对结构静动力特性的影响,采用Solid45实体单元建立装配式空心板精细化有限元模型,以刚度折减的方式模拟铰缝损伤,研究了空心板的横向分布和结构自振特性在铰缝的两种破坏形式和不同损伤程度下的差异,为荷载试验分析和铰缝损伤判断提供参考。     

砼梁桥典型病害实用长期观测方法研究

装配式空心板桥、T梁桥及箱梁桥等砼梁桥在运营过程中表现出一系列具有普遍性的典型病害,影响了桥梁的使用和安全。文中针对空心板铰缝、墩柱倾斜、墩台不均匀沉降和支座脱空等变形类病害及主梁裂缝、横隔板开裂等裂缝类病害,提出了方便养护工程师操作的实用观测方法,实现对桥梁已有典型病害的长期持续观测。     

基于有限元的既有空心板桥铰缝失效影响分析

铰缝失效是既有空心板桥常见的病害。为了分析铰缝失效对既有空心板桥的性能影响,结合某既有空心板桥,从铰缝不完全失效、铰缝完全失效及不同位置铰缝破坏方面分析了铰缝失效病害对该桥荷载横向分布系数的影响。结果表明:铰缝破坏对桥梁上部结构的横向联系具有削减的作用,随着铰缝破坏的发展,单板受力的效应趋于明显;某一道铰缝完全失效,其相邻的几块空心板荷载横向分布系数明显增大,距离其较远的空心板受其影响较小。     

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。