欧美规范中公路桥梁正交异性钢桥面板抗疲劳设计对比分析

为给我国公路桥梁正交异性钢桥面板抗疲劳设计提供参考,从疲劳荷载、疲劳细部分类及疲劳验算公式等方面对比AASHTO、Eurocode 3规范,并分别应用2本规范对我国一座公路桥梁的正交异性钢桥面板进行疲劳验算.结果表明:针对公路桥梁正交异性钢桥面板的抗疲劳设计,AASHTO、Eurocode 3两本规范在设计思路、细部分类、验算公式等方面基本一致,参考其对我国公路桥梁正交异性钢桥面板进行抗疲劳设计是可靠的,鉴于Eurocode 3对正交异性钢桥面板的疲劳细部规定更全面,参考Eurocode 3对公路桥梁正交异性钢桥面板进行抗疲劳设计较为合适.     

基于欧洲规范的装配式T梁结构计算分析

为促进我国桥梁建设企业熟悉欧洲规范,对在国外推广应用装配式T梁桥(常采用欧洲规范设计)提供指导,阐述欧洲规范桥梁结构设计中的材料强度指标、作用效应组合,结合某装配式T梁桥的上部结构设计实例,介绍基于欧洲规范进行承载能力和正常使用极限状态设计验算内容。分析表明:采用欧洲规范计算分析装配式T梁时,需根据规范确定各项材料的强度指标、车辆荷载模型以及作用效应组合各分项系数;欧洲规范中结构整体和局部分析采用的荷载一般包含双轴集中力系统和均布荷载,荷载取值中已计入冲击效应;在承载能力验算中,主要进行抗弯和抗剪强度验算;在正常使用极限状态设计验算中,除需进行挠度和裂缝验算外,还应对混凝土及钢筋应力进行验算。     

车致疲劳损伤对钢-混凝土组合梁桥极限承载力可靠度的影响

钢-混凝土组合梁桥因其发挥了2种材料各自的优势,被广泛应用于中小跨径的桥梁结构中,而极限承载能力是评判其安全与否最直观的指标之一。为了对现役钢-混凝土组合梁桥的极限承载力进行更为准确的评估,提出一种确定钢主梁极限承载能力可靠度的新方法,该方法能考虑车辆荷载引起的疲劳累积损伤对钢主梁极限承载力的影响。首先建立了三维车桥耦合振动模型,并采用美国AASHTO桥梁设计规范中的Ⅰ形简支钢-混凝土组合梁桥、强度设计车辆荷载模型和疲劳设计车辆荷载模型作为算例进行分析。然后,基于建立的车桥耦合振动程序、S-N曲线和雨流计数法,获得不同桥面状态下强度设计车以不同车速过桥时产生的动力冲击系数和疲劳设计车以不同车速过桥时产生的疲劳损伤累积和最大应力,并根据卡方检验对在不同桥面状态和不同车速下获得的这3个参数的分布类型进行检验。最后,基于剩余强度理论,利用AASHTO规范中规定的桥梁承载力设计方程,建立能考虑桥梁全寿命周期内桥面处于不同状态时车辆过桥产生的累积疲劳损伤对钢主梁极限承载能力折减的极限状态方程,并以此对钢主梁极限承载力的可靠指标进行研究,获得其与疲劳设计车日均通行量的关系。研究结果表明：桥梁极限承载力可靠度会随着疲劳设计车日通行量的增大而降低;钢主梁疲劳累积损伤对其极限承载力折减具有重要影响。提出的方法为准确评估在役桥梁的极限承载能力提供了更为有效的途径。     

粘贴CFRP布改进承受超载桥梁的抗弯性能

某桥已运营27年,边跨主梁为钢-混结合梁,中跨主梁为钢筋混凝土梁,严重超载导致钢筋混凝土桥跨出现了弯曲裂缝,采用碳纤维增强聚合物(CFRP)布对桥梁进行了加固.为确定由极限荷载引起的作用力,建立了桥梁上部结构的有限元模型并进行计算,计算结果表明,由超载货车所产生的弯矩比由AASHTO标准货车所产生的弯矩大34%～57%...     

正交异性钢桥面板疲劳验算规范对比

在车辆荷载作用下,正交异性钢桥面板的疲劳开裂对结构的疲劳性能以及使用安全性能具有较大的影响,钢桥面板中复杂的焊接连接细节成为裂纹出现的集中区域。依据在正交异性钢桥面板方面研究相对成熟的AASHTO、Eurocode和日本规范,结合我国公路钢结构桥梁设计规范(送审稿);通过数值分析得到疲劳敏感细节在各国标准疲劳车辆荷载下的应力响应,并按照规范对细节的疲劳强度进行验算。验算结果表明,疲劳细节的应力幅对轴重比较敏感;顶板与U肋细节的纵向影响线比横隔板与U肋焊接处的影响线短;顶板与U肋处细节和横隔板挖孔处细节更容易发生疲劳裂纹。     

波形钢腹板预应力混凝土连续梁设计验算

湖北长港大桥主桥上部采用60 m+110 m+60 m波形钢腹板箱梁组合结构,对其承载能力极限状态、正常使用极限状态进行了分析及验算。计算结果表明,该结构可以降低桥梁永久荷载,减少预应力钢束数量,显著提高桥梁结构的预应力效应与抗震性能。     

基于AASHTO规范的混凝土桥梁上部结构设计

在美国公路桥梁设计规范“AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 2017-8th Edition”的基础上,采用美国本土桥梁设计软件CSI Bridge,从强度极限状态、使用极限状态、疲劳极限状态等方面介绍了混凝土桥梁上部结构的设计验算.     

某工型组合梁桥预制桥面板病害成因分析

某桥工型组合梁使用预制桥面板。成桥后检查发现桥面底板底面出现开裂。根据桥面底板的设计构造和规范,验算桥面板底板设计构造。从计算结果可见,工型组合梁支点截面预制桥面板承担的弯矩大于跨中截面预制桥面板承担的弯矩。说明预制桥面板验算时的控制截面与主梁设计有所不同,在设计中应引起注意。     

斜拉桥Π形主梁桥面板纵向裂缝成因分析

某桥为2×122.5m独塔斜拉桥,主梁为Π形截面预应力钢筋混凝土梁,该桥建成于20世纪90年代,经过多年运营,50号混凝土桥面板普遍出现纵向裂缝。为研究裂缝成因,采用有限元软件计算各种荷载作用下Π形梁桥面板的横向应力,通过荷载试验实测Π形梁桥面板的横向应力和纵向裂缝开展情况,并进行对比分析。结果表明:自重荷载不是桥面板产生纵向开裂的因素;汽车荷载对桥面板纵向开裂有一定的影响,但不是主要原因;按85规范温度梯度计算,桥面板底面未出现横向拉应力,按2015规范正温度梯度计算,桥面板底面拉应力达4.46 MPa,超过现行规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中有关C50混凝土的抗拉强度设计值,85规范关于温度梯度荷载的规定偏不安全,是导致桥面板纵向开裂的主要原因;横隔梁预应力对桥面板纵向开裂的影响较小。     

现浇箱梁桥桥面板受力分析

为了研究现浇预应力混凝土城市桥梁桥面板的受力、 构造及配筋， 以天水市藉口镇藉河大桥工程的3～35 m现浇预应力混凝土梁为例， 采用Midas Civil程序进行桥面板结构计算， 在此基础上提出常规现浇箱梁桥面板的倒角尺寸。计算结果表明: 城市桥梁车辆荷载轴重较大， 且由于新桥涵通规基本组合对车辆荷载分项系数的提高， 以往的小尺寸倒角桥面板在腹板根部抗剪承载力已显不足， 需增大倒角尺寸以满足桥面板抗剪承载力要求。     

基于实桥破坏性试验的梁桥裂缝宽度发展规律研究

笔者通过对空心板预应力梁桥破坏性试验,采集了桥梁在破坏过程中分级荷载作用下的裂缝宽度,总结了裂缝变化发展规律。参照相关规范中的裂缝宽度验算公式,对比分析了相同裂缝宽度的荷载计算值和试验值以及相同荷载下裂缝宽度的验算值和试验值。结果表明裂缝宽度与破坏荷载呈现非线性关系,同时表明目前规范裂缝宽度验算值大于试验值。试验成果为预应力梁桥的设计和安全运营提供了一定的技术参考。     

中美钢筋混凝土桥梁裂缝控制的理念与方法比较

本文对中美钢筋混凝土桥梁裂缝控制的理念和方法进行了比较,并以我国桥梁规范初步设计的某钢筋混凝土桥梁为计算基础,采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》(JTG D62-2004)及美国AASHTO LRFD公路桥梁设计规范(2012)规范对该桥裂缝控制进行了定量分析。结果表明:对于同一座桥梁,在相同环境下,裂缝宽度满足AASHTO LRFD公路桥梁设计规范时,却不能满足我国现行桥梁规范要求,我国桥梁规范对裂缝控制较美国更为严格。     

埃塞俄比亚阿拜河特大桥设计与分析

阿拜河特大桥是埃塞俄比亚建设的第一座大跨径矮塔斜拉桥,桥梁跨径为(100+180+100)m,采用塔墩分离-塔梁固结的双索面结构体系,主梁为斜腹板预应力混凝土箱梁,该文从结构体系拟定、荷载作用效应、规范计算规定及材料用量指标等方面,基于AASHTO及CIP规范,进行分析计算,并与中国公路桥梁设计规范的相应结果进行对比,对于大型海外桥梁设计与建设具有一定的参考意义。     

欧洲规范的钢筋混凝土桥梁构件正常使用极限状态的裂缝控制分析

欧洲规范越来越广泛地应用于海外项目的桥梁计算设计中。笔者详述了采用欧洲规范对钢筋混凝土桥梁构件进行正常使用极限状态的裂缝控制分析方法,给出了具体计算实例,并与中国规范的裂缝控制方法进行了对比。     

某波形钢腹板天桥设计方法研究

波形钢腹板组合箱梁桥是一种造型美观、受力合理的新型钢-混凝土组合结构,以某波形钢腹板PC组合箱梁跨线桥为背景,介绍了该桥的主梁整体设计、波形钢腹板构造设计、顶底板连接键设计计算,并按施加一期荷载、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析计算,验算其是否符合现行规范要求,为今后类似工程计算提供参考.     

某地铁桥梁箱梁下挠及开裂检测评估处治技术

某地铁高架桥为65 m+120 m+65 m预应力混凝土变截面连续梁桥,建成后运营不久发现主梁产生较大的竖向下挠,并且主梁跨中底板出现较多延伸至腹板的横向裂缝。为了解主梁下挠和裂缝产生的原因以及目前桥梁的技术状况,对该桥梁进行了专项检测,并采用有限元软件进行结构验算。检测及验算结果表明：该桥梁体下挠和开裂的主要原因主要是梁体跨中预应力的损失,特别是底板束预应力损失过大或张拉不足而导致的梁体抗弯承载力不足。根据检测评估结果主要采用了体外预应力钢束进行维修补强。维修处治后的荷载试验表明,桥梁强度、刚度及动力性能均满足规范要求,桥梁加固处治效果良好。     

大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁力学特性研究

为明确在多种不利荷载组合作用下大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁的受力规律,以某桥跨布置为(40+175+410+175+40)m的双塔钢-混组合梁斜拉桥为背景进行研究。采用ANSYS建立该桥混合单元空间有限元计算模型,分析自重及斜拉索索力、车辆轮载、桥面板预应力、混凝土收缩和徐变效应、温度效应等荷载及组合作用下中跨跨中段主梁的结构响应。结果表明:对于双索面钢-混组合梁斜拉桥,局部轮载作用下桥面板呈现出明显的局部受力特性,桥面板"第二体系"拉应力可能会大于"第一体系"压应力,中跨跨中区域及边跨尾索区桥面板应配置纵向预应力;桥面板混凝土的收缩和徐变效应、温度效应的叠加是桥面板出现顺桥向裂缝的根本原因,设计时应全桥配置桥面板横向预应力。     

马来西亚槟城二桥主桥设计

马来西亚槟城二桥主桥为双塔三跨预应力混凝土斜拉桥,塔梁固结,跨径布置为(117.5+240+117.5)m。主梁采用宽34.6m的肋板式"组合结构"断面;桥塔采用H形塔,斜拉索采用平行钢绞线斜拉索,扇形布置,每根塔柱18对斜拉索,塔上采用转索鞍锚固,梁上采用齿块锚固;基础为2.3(上)~2.0(下)m大直径钻孔桩。该桥设计中,主梁采用组合结构断面设计方案和后支点挂篮+施工时序的优化设计方案,解决了英标重型汽车荷载下桥面板受力验算和主梁预应力验算的双重难题;同时在主梁分析计算中提出了精细的计算方法,获得主梁及桥面板的真实受力状态,对横隔板采用空间梁格分析方法进行计算,确保结构受力安全。     

一座三跨连续梁景观桥的设计

铁岭新区天水河四桥为三跨预应力混凝土连续梁景观桥。该桥采用小比例边跨的非常规跨径布置,获得了较好的桥梁整体造型景观视觉效果。运用桥梁有限元计算软件“桥梁博士V3．0”对桥梁结构进行分析,计算结果表明,桥梁的承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算结果均满足规范要求,但桥梁边支点在荷载标准值组合下出现负反力,须进行桥头抗拉设计。采用端横梁加宽等压重与设置支座抗拉装置相结合的抗拉设计方法,可供同类桥梁设计作为工程参考。     

欧洲规范下公路钢筋混凝土桥梁设计分析

涉外工程桥梁设计过程中,常常需要将欧洲规范和中国规范的相关内容和计算结果进行比较分析.该文对欧洲规范中公路钢筋混凝土桥作用效应组合的特点和相关规定进行论述,在此基础上,结合某桥梁计算实例,介绍欧洲规范承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计内容,并与中国规范的相关内容进行了定量的同步计算对比分析.结果表明:欧洲规范和中国规范有相似的地方,也存在着差异,采用欧洲规范进行结构设计时,多以承载能力计算结果控制设计,而中国规范会遇到裂缝宽度验算控制设计的情形.