体外预应力节段预制胶拼梁抗弯极限承载能力模型试验研究

为研究体外预应力节段预制胶拼梁的抗弯极限承载能力和破坏模式,以某3×30m一联连续箱梁桥为背景,以偏不利的实桥中跨为研究对象,根据相似理论,设计制作了一跨缩尺比为1∶3的10m简支工字型试验梁,按照设计承载能力极限状态跨中最大正弯矩荷载组合和活载超载2个阶段进行了分级加载试验。结果表明:跨中最大正弯矩工况下,梁体强度和刚度满足设计要求,结构整体受压,处于弹性受力状态;超载工况下,梁体底板逐渐消压,跨中附近接缝截面底板开裂,随后裂缝逐渐变宽并竖直向上延伸,直至荷载超过接缝截面抗力设计值后,顶板局部混凝土压碎,而钢绞线未屈服;体外预应力节段预制胶拼梁具有较大的抗弯极限承载能力,可能发生的破坏模式为跨中附近接缝截面顶板混凝土受压破坏。     

超重车辆对公路桥梁安全性的影响

根据结构可靠度理论,深入研究了公路超重运输车辆对钢筋混凝土受弯构件安全性的影响规律。首先,以恒载和汽车荷载作为安全性分析的最基本荷载组合,通过引入汽车活载影响系数,构造考虑不同汽车超重水平因素的结构功能函数,提出了基于一次二阶矩法的超载桥梁安全性分析数学模型。进而,以85桥梁规范和04桥梁规范钢筋混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式为依据,按《公路工程可靠度设计统一标准》建议的抗力与荷载效应统计参数,详细计算了不同活载影响系数对钢筋混凝土受弯构件可靠指标的影响规律。计算结果表明,超重运输对钢筋混凝土受弯构件可靠指标有显著的影响,在活载影响系数取值一定的情况下,设计采用的汽车荷载效应与恒载效应所占比值越大,超载对桥梁结构安全性的影响越明显。     

超大跨混合梁斜拉桥极限承载能力研究

为研究超大跨混合梁斜拉桥在汽车荷载作用下的塑性区发展过程和极限状态下的破坏机理,以贵州鸭池河特大桥(主跨800m双塔双索面混合梁斜拉桥,边跨主梁采用预应力混凝土箱梁,主跨主梁采用钢桁梁)为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,逐级施加汽车荷载,分析不考虑断索和考虑断索2种情况下该桥的破坏过程和承载能力。结果表明:随着荷载的增加,钢桁梁先产生受压塑性区和受拉塑性区,随后斜拉索到达屈服应力;不考虑断索情况下,斜拉索逐步屈服后钢桁梁受压塑性区和受拉塑性区不断扩大,结构最终失效,破坏表现出略好的延性;考虑断索情况下,第1根斜拉索屈服后断裂引起周围斜拉索的连续瞬时断裂导致结构破坏,破坏呈现明显的脆性;不考虑断索和考虑断索情况下,极限状态时的荷载系数λ分别为11.69和11.12。     

连续刚构桥V形墩的极限承载能力分析

依托某双幅大跨度V形墩预应力混凝土连续刚构桥工程,运用有限元软件ANSYS建立了V形墩的关键节点三维实体非线性模型,分别对其截面、腿钢筋应力及裂缝分布在极限状态与正常使用极限状态下的承载能力进行定量分析,同时参照现场实测数据,将V形墩承载能力进行修正。得出结论:在承载能力极限状态下,V形墩处于大偏压破坏,允许K值约为9;正常使用极限状态,V形墩钢构截面的边缘最大压应力控制着允许活载超载系数,K值约为6;钢筋应力与裂缝宽度在相关规范约束下允许的活载超载系数约为6;通过考虑V形墩刚构桥在成桥后及使用前的实测应力与理论应力差异,得出修正后V形墩的允许K值为4.8,减小幅度达20%。     

盾构隧道钢纤维混凝土管片接头极限承载力试验

针对钢纤维混凝土管片在盾构隧道工程中应用日益频繁的现状,以盾构隧道钢纤维混凝土管片接头为试验对象,采用足尺试验方法对钢纤维混凝土管片接头和传统钢筋混凝土管片接头的极限承载能力进行研究,归纳宏观破坏现象,获得了荷载-挠度曲线和弯矩-转角曲线等整体力学响应特性,得到了荷载-螺栓应变关系和荷载-混凝土表面应变等局部力学响应特性,分析了受压区剪裂缝的扩展规律,探讨了接头的延性指标,并对接头进行了基于性能的极限承载能力评价。研究结果表明:钢纤维混凝土管片接头的开裂荷载比钢筋混凝土管片接头提高12.9%;钢纤维混凝土管片接头的极限荷载与钢筋混凝土管片接头基本一致(略微增加4.4%);钢纤维混凝土管片接头具有优良的抗裂能力,受压区剪裂缝数量为1个,少于钢筋混凝土管片接头的3个,承载能力极限状态时的最大裂缝宽度从3.82mm减少到1.35mm,正常使用状态时的最大允许裂缝宽度(0.2mm)对应的荷载抗力提高了43.75%;钢纤维混凝土管片接头的受力性能优于钢筋混凝土管片接头;研究成果可为钢纤维混凝土管片在盾构隧道工程中的应用提供理论支撑和技术参考。     

基于连续刚构桥V形墩的极限承载能力应用

依托某双幅大跨度V形墩预应力混凝土连续刚构桥工程,运用有限元软件ANSYS建立了V形墩的关键节点三维实体非线性模型,分别对其截面、腿钢筋应力及裂缝分布在极限状态与正常使用极限状态下的承载能力进行定量分析,同时参照现场实测数据,将V形墩承载能力进行修正。得出结论:在承载能力极限状态下,V形墩处于大偏压破坏,允许K值约为9;正常使用极限状态,V形墩钢构截面的边缘最大压应力控制着允许活载超载系数,K值约为6;钢筋应力与裂缝宽度在相关规范约束下允许的活载超载系数约为6;通过考虑V形墩刚构桥在成桥后及使用前的实测应力与理论应力差异,得出修正后V形墩的允许K值为4.8,减小幅度达20%。     

钢筋混凝土连续弯箱梁桥病害原因分析与加固处理

采用Midas/Civil有限元软件建立某高速公路匝道桥有限元模型,计算结果表明:原桥梁设计设计合理;即使活载增大1倍,桥梁上部结构仍能满足承载能力极限状态要求,但部分截面开裂,裂缝宽度不满足正常使用极限状态;通过正常使用极限状态裂缝宽度反推活载可以看出,当活载增大到原设计活载的1.27倍时,9号墩顶最先达到正常使用极限状态,这说明桥梁检测中发现的裂缝有可能是由超载车辆引起;粘贴钢板、粘贴碳纤维两种加固方案均可行,综合两种加固方案的分析结果,粘贴钢板加固方案较为合理,在实际工程中采用粘贴钢板加固方案,加固以后结构承载能力有一定提高。     

连续钢箱梁支点负弯矩区钢桥面铺装受力特性分析

连续钢箱梁在恒载、活载作用下,支点截面将出现较大的负弯矩,钢桥面铺装处于受拉状态。本文结合崇启大桥钢桥面铺装工程,探讨了影响支点负弯矩区钢桥面铺装受力的荷载因素,提出了三种荷载组合并进行了铺装受力概念分析。结果表明,连续钢箱梁支点负弯矩区钢桥面铺装受力复杂,应考虑二期恒载重力、汽车荷载、汽车制动力、温度作用、剪力滞效应等因素,并在若干不利条件下进行荷载组合,力学分析结果可作为铺装材料强度设计和铺装结构疲劳设计的依据。     

持续荷载与氯离子共同作用下RC梁抗弯试验研究

开展了超载和氯离子侵蚀共同作用下RC梁的抗弯破坏试验,研究了荷载等级对RC梁钢筋锈蚀率、挠度以及剩余承载力的影响.首先,进行无氯离子侵蚀作用梁的抗弯极限承载能力试验,并基于规范对挠度的规定确定了RC梁超载状态与正常使用荷载状态之间的界限.在此基础上,采用电化学的方法实现钢筋的加速锈蚀,并进行了正常使用荷载状态及两级超载作用下RC梁受氯离子侵蚀后的抗弯试验.结果表明,超载对钢筋的腐蚀,挠度的增长有放大作用,对承载力的减小有着明显的影响.实际工程中的结构绝大多数都是承受荷载与腐蚀的共同作用,在对结构进行耐久性评估时,应同时考虑以上两种因素.     

大断面矩形盾构隧道管片接头极限抗弯承载力试验

为了研究大断面矩形盾构隧道管片接头结构的力学性能及其极限承载能力和极限破坏状态,进行了该管片接头的极限抗弯承载力试验。试验在同济大学自主研发的盾构隧道管片接头试验加载系统中进行,采用Datataker数据采集系统记录了接头试件在荷载作用下的力学性能变化过程,同时采集并记录了该接头的破坏过程和最终破坏形态。通过分析管片接缝张角、接头处挠度以及双排螺栓应力随接头处弯矩荷载的变化,对该管片接头结构力学性能变化及破坏全过程进行研究,并将其分为3个阶段:弹性变化阶段(弯矩小于450kN·m)、塑性发展阶段(弯矩为450~800kN·m)、屈服破坏阶段(弯矩大于800kN·m)。试验结果表明:正弯矩荷载下该断面形式的大断面矩形盾构隧道管片接头屈服弯矩为800kN·m,极限抗弯承载力为884kN·m,均远大于该管片接头设计荷载(534kN·m),意味着试验的大断面矩形盾构隧道管片接头可满足抗弯设计的要求,并为类似工程提供参考。管片接头试件的最终破坏形态表明,除了传统圆形盾构隧道管片接头试验中常见的接缝混凝土受压屈服破坏、接头螺栓受拉屈服破坏以外,所研究的大断面矩形盾构隧道纵缝接头出现了新的破坏形态,即接头盒断裂和锚固失效。     

基于破坏试验的预应力混凝土小箱梁承载能力试验研究

为准确掌握某高速公路预应力混凝土小箱梁的实际承载能力,采用破坏试验方法对预制成品小箱梁的使用性能、开裂及破坏形态进行了试验研究,在试验中实测获得主梁的开裂弯矩、消压弯矩、有效预应力及破坏荷载等关键参数,并与理论计算进行对比分析。结果表明:1)小箱梁承载能力的安全系数能达到2. 2倍设计荷载要求; 2)小箱梁实测有效预应力相比设计值偏低(二者比值为0. 8),建议实施中完善预应力施工工艺,加强锚下有效预应力检测。     

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。     

大跨度连续刚构桥V形墩极限承载力研究

奉化江南翔桥为（80＋130＋80） m双幅三跨V形墩混凝土连续刚构桥,V形墩斜腿采用单箱双室预应力钢筋混凝土箱形结构。为确保该桥通行安全,了解V形墩在运营状态下的实际极限承载力,采用有限元法建立V形墩三维实体非线性模型,定量分析承载能力极限状态及正常使用极限状态下,以允许活载超载系数 K为表征的V形墩极限承载力,并结合现场监测数据,对 K值进行修正。结果表明：V形墩在截面承载能力极限状态下的允许 K值约为9,破坏形态为大偏压破坏;在正常使用极限状态下的允许 K值约为6,由截面边缘最大压应力控制;在V形墩的钢筋应力及裂缝宽度限制条件下的允许 K值约为6;以V形墩实测的成桥应力代替相应状态下的理论值,修正后的允许 K值约为4．9,该桥V形墩在运营状态下的实际极限承载力较高。     

文克勒地基板在条形均布荷载作用下的极限承载力

文克勒地基板在条形均布荷载作用下,荷载区域中部板内弯矩最先达到屈服弯矩Ms,板底出现裂缝。当不计板体的残余弯曲强度时,裂缝由下而上贯穿板体,地基板失去承载能力。当考虑板体的残余弯曲强度时,裂缝处的弯矩下降为M0,在距离荷载中心tm的地方,出现第二极限弯矩Mm;当Mm达到屈服弯矩Ms时,地基板表面出现新的裂缝,板体失去承载能力。当不计板体的横向差异时,条形均布荷载作用下的文克勒地基板可简化为弹性地基梁模型进行求解。现借助弹性地基梁模型,推导了集中荷载、条形均布荷载作用下地基板(梁)的弹性解和极限承载力的解,丰富了水泥混凝土地坪、堆场和路面等铺面结构设计的理论,研究成果已在《钢锭铣削型钢纤维混凝土应用技术规程》中应用。     

斜拉桥桥塔整体式钢锚箱疲劳性能研究

整体式钢锚箱以其承载能力大、耐久性好、制作安装方便等优点,在大跨径斜拉桥中得到广泛应用,但其焊接部位在反复循环荷载作用下极易产生疲劳损伤破坏,为研究汽车荷载作用下钢锚箱的疲劳性能。本文通过对某斜拉桥整体式钢锚箱进行标准汽车荷载和超载作用下索力及钢锚箱关注细节疲劳性能分析,研究结果在实际工程中得到了应用且效果显著。     

地锚式斜拉桥无轴力铰受力性能分析

介绍了地锚式斜拉桥无轴力铰这一特殊构造并研究其受力特性,结合某工程换索实例,建立全桥空间杆系模型进行整体受力计算;建立无轴力铰局部三维实体模型,对无轴力铰在设计恒载、极限承载状态和换索3种工况下的弯扭受力状态进行对比分析,并验算其承载力。结果表明,在理论荷载工况下,无轴力铰主要传递弯矩和少量扭矩,位移量较小,具有良好的受力性能。     

大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限承载力研究

为研究大跨度叠合梁斜拉桥施工阶段极限状态下的受力性能和破坏机理,以西固黄河大桥主桥为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,计算该桥在最大双悬臂、最大单悬臂和二期恒载等典型施工阶段的非线性稳定安全系数,分析结构在各施工阶段的斜拉索应力、塔梁连接处Mises应力和塔顶、主梁跨中的荷载~位移曲线。结果表明:该桥各典型施工阶段的非线性稳定安全系数均满足不小于2的设计要求;当主桥达到极限承载力时,部分斜拉索先破断,破坏过程合理;最大双悬臂施工阶段桥塔整体未达到屈服状态,最大单悬臂施工阶段和二期恒载施工阶段塔梁连接处出现塑性区;塔顶和主梁跨中的荷载~位移曲线具有显著的非线性效应。     

中美欧公路桥梁设计规范汽车荷载及作用效应对比研究

为响应我国一带一路倡议,拓展海外桥梁市场,为我国设计人员提供海外桥梁设计建议,对中美欧公路桥梁设计规范中所规定的极限状态、设计状况、汽车荷载模型、冲击系数及荷载横向分布系数计算方法进行了对比分析,并主要对汽车荷载效应及作用效应组合进行了分析计算。结果表明:对于极限状态与设计状况的分类,现行中国桥规与欧洲桥规较为类似,美国桥规对极限状态的划分与中欧桥规差异较大,且并未对设计状况进行分类;汽车荷载模式方面,中美欧公路桥梁规范的相关规定均有所差异,但都以"均布荷载+集中荷载"的模式为基础,欧洲桥规所规定的汽车荷载模型中的均布荷载集度较中国桥规与美国桥规偏大;荷载横向分布系数方面,中国桥规与欧洲桥规并未明确给出其计算方法,美国桥规则针对不同截面类型给出了相应的荷载横向分布系数计算公式。最后计算了主梁在恒载及汽车荷载下的作用效应。对于中小跨径桥梁,就汽车荷载效应及其承载能力极限状态下的效应组合而言,在多数情况下根据欧洲公路桥梁规范计算所得的作用效应较大,根据美国桥规与现行中国桥规计算所得的结果居中,根据旧版中国桥规计算所得的作用效应最小。     

漳州战备大桥极限承载能力分析

为深入研究部分斜拉桥的极限承载能力,以国内第1座已建混凝土部分斜拉桥——漳州战备大桥为例,对其进行极限承载能力分析。运用ANSYS有限元分析软件,采用基于非线性连续介质力学理论的全过程分析方法,假定混凝土为理想的弹塑性材料,采用Drucker-prager屈服准则,钢筋为多线性等向强化材料,采用Mises屈服准则,建立了有限元U.L.列式的几何非线性与材料非线性耦合空间分析模型。分析结果表明:当活载系数λ3时,部分斜拉桥结构的非线性特征不明显。部分斜拉桥达到极限承载力时,其破坏模式属材料强度达极限状态这种类型,此时结构还未出现极值点失稳现象。决定其极限承载力的主要因素是混凝土材料非线性。中跨布载时结构极限承载力最小,活载系数λ=7.8,极限安全系数k=1.78。     

适用于重载交通的公路桥梁荷载标准研究

某一级公路具有明显的重载交通特征,在运营过程中也出现了严重的超载问题,为准确分析该一级公路上的汽车荷载,并确定其对该路上广泛使用的简支梁桥和连续梁桥的荷载作用,以WIM调查数据为基础并进行统计分析,利用蒙特卡洛方法随机数生成模拟自然车队的拟合荷载流.基于<公路工程结构可靠度设计统一标准>中计算荷载效应的可靠度理论,以拟合荷载流在产生的弯矩与公路Ⅰ级的弯矩效应比值为分析对象,确定了适应该一级公路重载交通荷载下计算桥梁结构内力的汽车荷载标准.针对该路重载交通的实际情况,给出了不同超载条件下适度提高汽车荷载等级的荷载放大系数.