体外预应力加固混凝土梁延性分析与试验研究

针对体外预应力加固结构在极限状态下可能因延性不足产生无预警破坏的问题,基于弯矩～曲率分析的全过程分析,采用共轭梁法,建立以位移延性系数为指标的体外预应力加固分析方法。制作了6片长4.4m的预应力混凝土简支梁进行荷载试验,研究不同加固方式和体外预应力钢束有效高度对延性的影响。结果表明:采用本文分析方法得到的位移延性系数与试验结果实测值误差很小,该方法可用于体外预应力加固后的主梁延性分析研究;带载与卸载2种加固方式对主梁延性系数影响不大,增大体外预应力钢束的截面有效高度可以在延性损失较小的情况下明显提高主梁的承载能力;体外预应力加固结构的初始内力对结构的延性性能影响不大,体外预应力加固更适合于高强度混凝土的加固。     

连续刚构桥运营期下挠量预测研究

为了解决连续刚构桥后期运营过程中产生过大挠度的问题且为连续刚构桥的预拱度设置提供依据,需要对连续刚构桥运营下挠量进行合理的预测。本文基于陕西省五里坡特大桥运营期监测成果,对连续刚构桥运营期下挠做出评价并且预测其发展趋势;基于有限元的计算结果,探讨有效预应力损失挠度、结构刚度折减挠度、运营期混凝土的收缩徐变挠度与三因素耦合作用下的挠度之间的关系,采用三种方法对连续刚构桥下挠做出预测并进行了验证;最后基于恒载零弯矩设计法可以很好地改善运营期挠度。结果表明:平均挠度法可用于较长一段时间内挠度平均值的拟合并预测下一个较长时间段的挠度平均值;基于埃尔曼神经网络,能相对准确的拟合出大桥挠度曲线,并能预测出挠度值在未来短期的变化趋势;径向基函数神经网络能够准确地预测出多因素耦合作用下中跨跨中挠度的变化及变化趋势;采用"恒载零弯矩法"可以有效地控制恒载的长期挠度。     

基于不同规范的移动模架施工连续梁桥设计分析

以采用移动模架施工的预应力混凝土连续梁桥为对象,对于同一实桥分别根据新、旧规范建立有限元模型并进行相应的计算及验算,通过建桥材料、计算条件及计算结果等方面的对比分析,探讨新、旧规范设计结果间的差异,为新桥设计与旧桥加固改造积累经验.     

既有整体桥的加固设计方案研究

当既有整体桥的受力性能无法满足规范验算要求时，需进行加固设计，其加固技术与常规有缝桥存在不同。以某预应力混凝土连续T梁整体桥为背景工程，采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型，通过与实桥静载试验结果对比验证有限元模型的准确性。采用新规范开展该桥受力性能的验算校核，并基于验算结果提出适用的加固设计方案并验算加固效果。研究发现，有限元计算结果与静载试验结果吻合较好，有限元模型可精确模拟背景工程的受力特性。由于新规范对于温度作用、汽车荷载以及容许应力值等的要求提高，该桥的上部结构无法满足新规范的要求，其原因是桥台处主梁截面底缘和桥墩处主梁截面顶缘出现过大的拉应力，桥台处主梁截面顶缘出现过大的压应力；但下部结构可以满足新规范的要求。采用体外预应力法与混凝土扩大截面法加固，可使主梁的受力性能满足新规范要求。该加固方案同样适用于既有有缝桥的整体式无缝化改造。     

渭水地区桥梁结构混凝土防腐涂层设计及应用研究

针对渭水地区桥梁结构混凝土腐蚀现状,研发了具有渗透性能强、机械强度高及抗化学介质渗透等特点的防腐涂层,结合渭水地区某高速公路大桥混凝土结构腐蚀病害进行了原因分析和涂层体系设计,并明确质量控制要求,对渭水地区桥梁结构混凝土结构的防腐防护涂装有一定的借鉴意义。     

多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式比选

为研究多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式,以多跨矮塔斜拉桥超高墩为对象,综合对比分析超高墩结构布置形式和受力特点,按截面特性相似的原则提出双薄壁墩、单薄壁墩、组合式墩、叠合式墩四种适用于依托工程的超高墩形式。采用全桥有限元和理论方法,分析不同工况下主梁和桥墩关键截面的内力和墩顶位移、施工和成桥运营阶段的稳定性、E1地震作用下的动力及抗震性能。结果表明：四种方案均满足施工阶段和成桥运营阶段下的稳定性要求,双薄壁墩前三阶均为纵向失稳且稳定安全系数变化较小;在E1地震荷载作用下,双薄壁墩内力响应最小,但位移响应较大,单薄壁墩和叠合式墩与之相反,组合式墩则较均衡。考虑结构整体受力性能,建议多跨矮塔斜拉桥超高墩桥梁选用双薄壁墩或组合式墩。     

波形钢腹板PC组合箱梁抗震性能研究

波形钢腹板组合梁桥采用波折形钢板替代传统混凝土箱梁的混凝土腹板,能够充分发挥两种材料优点,实现桥梁结构轻型化,增强跨越能力,改善结构抗震性能,并避免腹板开裂利于后期养护,其应用越来越广泛,然而对于其地震性能的研究却较少。为了研究其减震性能,本文以一座典型的山区桥梁为例,分别采用波形钢腹板组合箱梁和常规混凝土箱梁两种截面形式模拟主梁,建立了桥梁有限元动力分析模型,在比较结构动力特性的基础上,采用反应谱和时程分析方法,对两种不同结构的抗震性能进行了对比研究。结果表明:与传统混凝土箱梁桥相比,波形钢腹板组合箱梁桥由于上部结构自重减轻,但刚度几乎没有减少、故而其自振频率略有增大,但地震作用下各桥墩的弯矩和轴力均有较大幅度的减小,结构抗震能力明显提高;表明波形钢腹板组合箱梁的抗震性能要显著优于传统混凝土箱梁,是值得在我国西部高烈度山区推广的一种较合理的桥型方案。     

大跨径钢箱梁最大悬臂状态非线性静风稳定性分析

港珠澳大桥跨越崖13-1气田管线桥施工最大悬臂状态受静风荷载作用可能存在静风失稳问题,影响结构正常施工与安全性。为解决上述问题,首先采用静力三分力系数法分析该桥最大悬臂状态设计基准风速作用下的静风效应,明确主梁各断面水平、竖向和扭转位移在不同初始风攻角条件下的发展变化规律;其次,对该桥最大悬臂状态不同初始风攻角作用下的非线性静风稳定性进行分析,基于控制断面的风速-扭转角变化曲线明确结构扭转发散临界风速;最后根据非线性静风稳定性分析结果对该桥最大悬臂状态的静风稳定性进行分析评价。结果表明,在正攻角范围内(0°～5°),主梁横向位移与扭转角最大值分别为-1.47 mm与0.023°,负攻角范围内(-5°～0°),主梁横向位移与扭转角最大值分别为为0.25 mm与-0.007°,在不同初始风攻角作用下结构稳定系数介于1.53～2.58之间。不同初始攻角作用下结构的临界风速介于63～109.6 m·s^-1之间,结构在负攻角范围内的临界风速计算值较正攻角高。     

变截面CSW-UHPC组合梁负弯矩区弯曲性能试验研究

为改善常规混凝土波形钢腹板(CSW)组合梁受拉区的受力性能，进一步减小结构重量并推动超高性能混凝土(UHPC)在桥梁工程中的应用，提出一种新型变截面预应力CSW-UHPC组合箱梁结构，为研究其基本受力特征，特别是其抗弯与抗裂性能，设计并完成了一片预应力变截面CSW-UHPC组合悬臂箱梁的负弯矩静力模型试验，测试得到试验梁的荷载-应变响应、裂缝开展模式、挠度及破坏荷载等试验结果。依据试验结果对结构的剪力滞效应和钢腹板承剪比进行了研究；并深入研究了CSW-UHPC组合箱梁的抗裂性能和抗弯承载力计算方法；同时，完成了试验梁的非线性有限元分析。结果表明：这种变截面CSW-UHPC组合箱梁表现出良好的受力、变形和抗裂性能；试验梁的悬臂根部截面产生了负剪力滞效应，剪力滞效应越靠近加载点越明显；悬臂端部到根部截面，试验梁腹板承剪比从80.33%逐渐减小至2.15%;试验梁的极限抗弯承载能力和抗裂弯矩的理论值与试验值较为吻合，建议在计算承载力时，k值取为0.1～0.2。研究成果可为变截面预应力CSW-UHPC组合箱梁结构的设计与应用提供参考。