腐蚀预应力混凝土梁桥抗弯承载能力计算方法研究

为了评估预应力钢绞线腐蚀后的预应力混凝土梁桥工作性能,对除冰盐环境下先张法和后张法施工的预应力混凝土构件的抗弯承载能力计算方法进行研究。通过考虑多个影响因素,引入拉应力水平对钢绞线腐蚀速率影响系数kσ,建立先张法预应力混凝土结构的碳化深度预测公式;探讨后张法考虑腐蚀发生前混凝土保护层、波纹管及管内水泥浆结硬体对初始腐蚀的延迟影响;提出腐蚀预应力钢绞线的有效截面面积及腐蚀后预应力钢绞线强度计算公式,并在现行桥涵设计规范的基础上,建立预应力钢绞线腐蚀后的结构抗弯承载能力计算方法。最后,以郑州市航海路连接线跨南水北调总干渠的南水北调大桥辅线桥为例,对其在服役期内因筋体腐蚀引起的承载能力退化进行分析,验证该预测方法的可行性。     

基于可靠度理论的悬索桥预应力锚固系统时变计算方法研究

为定量评价悬索桥预应力锚固系统在长期腐蚀作用下的安全性,基于可靠度理论,利用既有试验成果,建立了腐蚀预应力钢绞线的极限强度、伸长率以及弹性模量的力学性能时变模型;分析了预应力锚固系统的失效模式,采用Monte-Carlo模拟方法建立了预应力锚固钢束的抗力时变模型;以某公路悬索桥为工程背景,基于MATLAB平台编制了随机车流程序,对桥梁有限元模型进行模拟加载,获得了活载效应分布模型;以承载能力极限状态为目标建立了预应力锚固系统的功能函数,构建了预应力锚固系统时变可靠度计算方法。以腐蚀电流密度为变量,分析了预应力锚固系统可靠度指标在不同腐蚀速率下的退化速度。研究表明:锚固系统的时变可靠性对预应力筋的腐蚀程度较为敏感,可靠度指标随预应力筋腐蚀率的增大而迅速降低;腐蚀电流密度的增加会导致腐蚀速率增大进而导致锚固系统可靠度指标降低,并且使得在服役的早期可靠度指标降低的速率增大;当腐蚀电流密度小于0.15μA/cm~2时,预应力锚固系统在设计基准期内能够满足目标可靠度指标,腐蚀电流密度增加将导致可靠服役的年限迅速缩短。     

BFRPC与预应力钢绞线黏结-滑移本构模型

预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土BFRPC(Basalt Fiber Reactive Powder Concrete)之间的黏结性能，对预应力BFRPC桥梁结构的抗弯承载力、裂缝控制、刚度等性能具有显著影响。为了明晰预应力钢绞线与BFRPC之间的黏结-滑移失效过程，通过中心拉拔试验研究了钢绞线直径和黏结长度对预应力钢绞线与BFRPC之间黏结性能的影响。深入探讨了黏结应力-滑移曲线特征、黏结强度及影响因素；建立了BFRPC与预应力钢绞线的分段式双线型线性黏结应力-滑移本构关系模型；综合考虑钢绞线螺旋缠绕特征与旋转滑移失效模式，修正了预应力钢绞线与BFRPC的极限黏结强度计算模型。研究结果表明：对于相同直径的预应力钢绞线，黏结长度每增加100 mm,初始黏结应力下降15%～18%,极限黏结应力下降20%～23%;泊松效应会削弱混凝土和钢绞线之间的握裹力，使得黏结强度与钢绞线直径成反比；钢绞线与BFRPC的黏结-滑移本构关系模型可有效区分拉拔损伤的线性段和滑移段；建立的极限黏结强度修正模型精度良好，误差控制在理论计算控制线两侧±8%以内。     

锈蚀钢筋混凝土梁桥结构性能退化的可靠性分析

为了研究钢筋锈蚀混凝土结构抗力退化与可靠度变化的关系以及不同失效模式下的相关性,针对氯盐环境下,考虑主筋、箍筋和斜筋对钢筋混凝土梁抗弯、抗剪承载力的贡献,分析了钢筋混凝土梁抗力以及可靠指标随时间的变化规律,并就相关系数随时间的变化以及与系统可靠度的关系进行讨论。结果表明:抗剪随时间退化较抗弯快,考虑钢筋混凝土梁受弯和受剪破坏两种主要失效模式,抗剪退化较快使失效模式由抗弯失效变为抗剪失效,这两种失效模式相关性较小,在系统可靠性的分析时可以不考虑。     

基于SVM的刚构桥施工期标高控制可靠度研究

为求解PC刚构桥不同施工阶段的标高控制时变可靠度,以云南省怒江州兑房河特大桥为背景进行研究。选取混凝土容重和弹性模量、预应力钢绞线张拉控制应力和弹性模量4种随机因素,利用拉丁超立方抽样法产生随机样本;代入桥梁有限元模型,计算各组样本对应的目标变量;采用遗传算法寻找最优参数,建立该桥各施工阶段的标高控制SVM模型;结合蒙特卡洛法,求解施工期标高控制时变可靠度,并利用正交试验对可靠度灵敏度进行分析。结果表明:PC刚构桥施工期标高控制可靠度指标随悬臂自由端挠度偏差容许值的增大而增大;当结构分别处于短悬臂、中悬臂、最大悬臂阶段时,建议悬臂自由端挠度偏差最大容许值分别取4,10,20mm;影响因素对PC刚构桥施工期标高控制可靠度的影响由大至小依次为混凝土容重、预应力钢绞线张拉控制应力、混凝土弹性模量、预应力钢绞线弹性模量。     

UHPC-NC组合结构抗弯性能试验及有限元分析

提出了一种超高性能混凝土-普通混凝土(UHPC-NC)组合结构,以解决传统中小跨径桥梁的不足。①为了研究所提出的UHPC-NC组合梁抗弯性能,设计了一根1∶2的缩尺模型,并进行了试验研究和有限元分析,结果表明试验模型的名义初裂应力为23. 4 MPa,承载能力极限状态的名义应力为62. 9 MPa,能够满足工程正常使用极限状态和承载能力极限状态下的抗弯承载力要求。②建立了试验梁的ABAQUS有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,表明所建立的有限元模型具有一定的准确性和适用性。③通过有限元模型分析了纵向主筋配筋率、UHPC抗拉、压强度及现浇桥面板强度等级对组合梁抗弯性能的影响。结果表明提高主梁配筋率、UHPC抗拉强度能够显著提高组合梁的极限承载能力,而UHPC抗压强度和现浇桥面板的强度等级对组合梁的极限承载能力影响不大。     

基于挤压锚固钢绞线网提升RC梁承载力的加固技术

为了检验体外预应力对钢筋混凝土梁桥的承载力加固提升效果,对钢筋混凝土简支模型梁采用挤压头锚固工法施加了预应力钢绞线网加固,并进行了同条件下原型梁与加固梁的弯曲破坏试验。通过对比试验,针对性提出该工法加固桥梁抗弯承载力所涉及到的工艺问题并进行改进,建立了采用挤压锚固钢绞线网的成套加固技术。试验得到的破坏形态和极限承载力的量化分析结果表明:该加固技术对于普通钢筋混凝土适筋梁可提高极限承载力60%以上,具有显著的加固效果,值得推广应用。     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

人工气候下腐蚀预应力钢绞线的力学性能研究

为了研究腐蚀预应力钢绞线的力学性能,通过人工气候试验箱获取了腐蚀预应力钢绞线样本,进而开展静力拉伸和电镜扫描试验,分析腐蚀对预应力钢绞线屈服强度、极限强度、极限应变及弹性模量的影响,探讨腐蚀预应力钢绞线微结构和断口变化特征,并在此基础上建立了腐蚀预应力钢绞线本构关系模型。研究结果表明:腐蚀对钢绞线力学性能的影响随着腐蚀程度而逐渐发生改变。在腐蚀率较低的情况下,钢绞线的极限应变随腐蚀率的增加近似地线性降低,极限强度轻微下降,腐蚀对钢绞线弹性模量与屈服强度影响较小;当腐蚀率增大到临界值后,钢绞线的极限应变减少较大,具有明显脆性失效特征,但对弹性模量与屈服强度的影响依然较小。钢绞线轻度腐蚀时,其本构模型可用弹性-硬化双线性模型表征,当腐蚀率超过临界值时,其本构关系转变为单线性模型。     

预应力混凝土结构碳化腐蚀参数敏感性分析

基于碳化深度预测模型,使用已有的参数敏感性分析方法,研究了碳化腐蚀参数对混凝土结构时变性能评估的重要性.由于概率预测模型能够考虑CO2排放、环境、结构尺寸、腐蚀电流密度、预应力筋布置、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,发展了可靠度计算模型来定量地计算碳化腐蚀参数对结构时变性能的影响.研究表明:对于预应力混凝土结构,活载模型、混凝土保护层厚度、混凝土抗压强度和荷载横向分布系数是最重要的影响参数.     

不均匀沉降对拓宽桥梁拼接板受力影响研究

对云南省内3条典型改扩建公路的拓宽桥梁进行实地调研,掌握山区公路拓宽桥梁的特点,研究新旧桥不均匀沉降对结构作用的主要影响参数,分析各参数的影响程度及规律,为拓宽桥梁设计提供依据.     

高速公路景观安全协调性研究

采用加权区间层次分析法和模糊数学法对高速公路景观安全协调性进行分析,将高速公路景观设计安全评价细分为线形、中央分隔带、路侧、桥梁、隧道、交叉口、服务区、附属设施等8个评价要素,分项提取和建立各自的评价指标体系,定量评价其景观安全协调性的优劣程度,以重庆涪陵至石柱沿江高速公路的景观安全协调性研究为例对该指标体系进行验证。结果表明加权区间层次分析法有效可行,简洁易实现,具有较好的现实意义。     

公交站点设置对道路通行能力的影响分析

分析了现有道路通行能力计算方法,认为其在计算的过程中忽略了公交停靠站对通行能力的影响,使得计算结果偏大,针对这一明显的不足,提出了改进思路。列举了国内常见的6种公交停靠站点设置形式,并对其进行了比较分析,按照公交站点对道路通行能力的影响方式的不同,将它们分为4类。研究各类公交停靠站处交通流的运行特征,指出车辆在公交站点处的排队现象可以用M/M/C系统进行近似分析,在此基础上,就3个主要类别的公交站点对道路通行能力的影响程度进行量化,得到了相应的修正系数。最后,通过实例的验算,证明了所得修正系数的可行性及正确性。     

桥墩防船舶撞击研究概述

近年来随着道路交通和航运事业的发展,桥梁日益增多,船舶吨位日益增大,船舶航速也越来越快,这将给桥梁的安全带来新的问题,因此桥墩防船舶撞击问题的研究具有明确的应用背景和实际意义.目前中、美、欧洲等国的设计规范均对桥墩防撞设计做出了相关规定,然而分析发现:各国规范仍大都采用简单的静力设计法,没有反映出船桥碰撞的冲击动力本质;近年来,船桥碰撞有限元分析技术在重大桥梁工程船撞设计专题研究中得到了越来越多的应用,但工程师使用则极为困难,很难推广至一般桥梁设计.鉴于此,从桥墩自身结构和桥墩防护结构两个方面对桥墩防船舶撞击研究进行了评述,指出了目前存在的主要问题并提出了相应的建议,并提出了船桥碰撞冲击动力学理论研究的三个设计因子以及相应设计流程.     

外加剂对水泥混凝土性能的影响分析

对掺加了不同外加剂后混凝土的表观密度、凝结时间、泌水率等性能的变化进行了试验研究.结合试验结果,从外加剂的选择、掺量控制等方面,阐述了应用混凝土外加剂时的注意事项,以实现改善混凝土性能,获取预期的技术经济效果的目标.     

路面平整度对小汽车噪声的影响研究

噪声作为交通环境污染的主要类型之一,正呈现出越来越严重的趋势。国内外大量研究表明,车辆在城市道路上行驶时产生的噪声主要有动力噪声和轮胎噪声两部分。而平整度对这两部分噪声的噪声源都有重要的影响。本文主要研究的是城市道路中路面的平整度对小汽车的噪声产生的综合影响。结果表明,在正常行驶时(不固定排档),平整度与噪声间有明显的线性关系。这一结果使得交通噪声的预测精度得到了一定的提高。     

疏浚对既有桥梁安全影响的分析

随着经济的发展,交通畅通、河段疏浚、景观效果和旅游发展等交叉专业的综合提升,越来越受到重视。借助Midas和桥梁设计师两个软件,根据河段疏浚施工时序,分为不同的计算工况,在不同的工况下计算桥梁下部结构的安全性,提出对桥梁安全性的影响内容。通过讨论河段疏浚对既有桥梁的安全存在一定的影响,提出计算模式的探索方式,提供有效的分析数据,供管养单位和河段疏浚单位进行参考。     

物联网在公路运输业的应用探讨

对物联网在公路运输业中的应用进行探讨,通过射频识别、红外感应器等将车辆与物品的信息记录下来,并随着车辆运输行进过程辅以GPS与G IS技术,对车辆位置与物品位置进行有效跟踪,为查询车辆交通信息与物品运输实时信息提供帮助,从而提高公路运输服务能力和水平,降低物流成本。     

混合传动在平地机上的应用研究

通过对平地机各作业工况的分析,提出了传动参数的确定方法和混合工况下的液力传动、液压传动的各自参数获取和牵引特性的计算方法。介绍了该方法的组成结构和实现原理,指出了混合传动可实现最佳性能的输出,为此类传动的设计、研发提供技术支持。实践证明该算法正确、可行。     

路基浸水对透水路面沉陷量的影响研究

为探究透水路面路基浸水软化后所造成路面和基层的沉陷行为,采用EDEM软件分析各层的沉陷量。模拟结果表明,浸水后的路基土,会在车辆荷载的作用下,造成上方的透水砾石嵌入路基土当中,使路面发生较大沉陷,且沉陷量几乎由砾石基层及路基土层所产生。