钢-混凝土组合桥面板试验研究与理论分析

为了考察钢-混凝土组合桥面板的整体工作性能，对1块简支钢-混凝土组合桥面板进行了试验，探讨了开孔钢板型剪力连接件的工作性能和混凝土中添加钢纤维的增强作用．在试验结果的基础上，引入混凝土和钢材的本构关系，并考虑钢纤维和贯通钢筋的影响，对试验进行了理论分析．结果表明：界面滑移出现在破坏阶段。说明此种剪力连接件能保证桥面板的整体工作性能。     

千米级钢-UHPC组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥力学性能研究

为克服传统钢-混凝土组合梁斜拉桥自重大、跨越能力不足等缺点,解决钢主梁斜拉桥正交异性钢桥面板抗疲劳性差、铺装易损等问题,提出了主跨1 000 m钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板开口断面组合梁斜拉桥试设计方案;分析了组合梁斜拉桥静力性能及抗风性能;探索了主梁高度H、主梁宽度B、桥面钢顶板厚度t_steel、UHPC面板标准厚度t_UHPC、UHPC弹性模量E_UHPC、钢梁下翼缘板厚度t_f等对组合梁斜拉桥静力性能的影响规律及设计主要控制因素。结果表明：UHPC材料大幅提升了组合桥面板的抗压强度和抗裂强度,试设计方案满足结构静力强度要求,且采用较薄的UHPC面板能有效减轻主梁自重;钢梁压应力为主梁静力设计主要控制因素,增加主梁高度或钢梁下翼缘板厚度可有效降低钢梁压应力;采用钢-UHPC组合桥面构造的千米级开口断面组合梁斜拉桥可满足国内部分区域对桥梁颤振稳定性的要求。     

长寿命路面研究综述

中国的高速公路沥青路面绝大多数采用半刚性基层沥青路面,为发展高速公路建设起到重要作用,但采用一种沥青路面结构存在许多不足,不少高速公路沥青路面产生了耐久性差、使用寿命短的现象。通过分析世界各国长寿命路面研究成果,从长寿命路面设计理念、路面结构组合、施工工艺、路用性能维护及经济分析等方面进行了探讨,揭示了长寿命路面具有的区别于传统路面的结构特性,及具有优良的路用性能。     

基于实测应变的江阴长江大桥钢桥面板疲劳寿命评估

基于实测应变,对江阴长江大桥正交异性钢桥面板构造细部疲劳寿命评估进行研究。利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据后,结合雨流计数法技术,得到"日应力谱"和"标准日应力谱"。利用标准日应力谱数据和相关疲劳规范,研究江阴长江大桥钢箱梁的疲劳寿命等问题。实桥实测数据分析表明,日应力谱和标准日应力谱分布具有相似规律。应变传感器记录的数据量很大,计算机常常由于硬件限制无法对长时间段的数据进行处理。研究表明,在计算实桥钢桥面板构造细节疲劳寿命时,利用"标准日应力谱"方法可较好地解决此问题。     

波形顶板-UHPC组合桥面板优化设计

为解决正交异性钢桥面板的疲劳问题,从其根本原因和提高其抗疲劳性能的基本途径出发,提出一种新型波形顶板-UHPC（超高性能混凝土）组合桥面板结构体系.确定影响新型桥面板受力特性的主要参数及其合理取值范围,使用基于BP（back propagation）神经网络的优化设计模型对结构进行优化设计,就所优化的结构尺寸进行疲劳性能测试.研究结果表明:该结构能大幅减少桥面板结构中的几何构型不连续部位数量和焊缝数量,显著提高顶板局部刚度;波形钢板高度、顶部和底部水平段宽度是结构受力性能的重要影响参数;基于BP神经网络的优化设计模型适用于该类桥面板结构的优化设计,最大误差为4.4%;新的结构体系具有良好的疲劳性能,疲劳寿命超过200 a,为正交异性钢桥面板的疲劳问题提供了较好的综合解决方案.      

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。     

钢桥面板顶板与纵肋连接焊根位置疲劳损伤特征

针对闭口肋正交异性钢桥面板顶板焊根处疲劳裂纹处于纵肋内部, 不易发现与危害大等问题, 根据所处位置的不同, 将顶板焊根疲劳细节分为横隔板节间内(RD细节) 和跨横隔板截面(RDF细节) 2种类型, 采用有限元方法分析了2种细节的应力影响面, 考虑了轮迹横向概率分布、多轴轮载作用以及铺装与桥面板相互作用等影响, 研究了2种细节的疲劳损伤特征。分析结果表明: 当轮载作用于目标细节正上方时为最不利状态, 纵桥向轮载中心移至目标细节前后0.6m范围内应力较大, 横桥向2种细节的轮载影响均在1.0m范围内; 考虑轮迹横向分布影响, 简化计算时, RD、RDF细节的等效应力幅横向折减系数可以分别取0.92、0.96;在双、三联轴作用下, RD细节的损伤度分别是单轴荷载的2.10、3.21倍, 若近似采用单轴叠加, 所得损伤度可能偏于不安全, 建议寿命评估时考虑车辆类型影响; 计入铺装与桥面板相互作用后, 细节处应力幅明显降低, 顶板厚度为12mm的铺装模型焊根处应力幅几乎与16mm厚的钢桥面板相当, 且降低程度随铺装弹性模量的增大而增大; 对于45°扩散角简化铺装扩散模型, 当顶板厚度不小于16mm时, 其应力幅小于同时考虑铺装扩散作用与铺装刚度贡献的实体模型, 且差值随顶板厚度的增加而增大, 简化时需要考虑其适用范围, 否则会偏于不安全; 当顶板厚度为18mm且考虑铺装作用时, 2种细节疲劳寿命满足设计使用寿命要求, RDF细节疲劳寿命约为RD细节的67%, 较为不利。     

长寿命沥青路面设计指标研究

为了研究长寿命路面设计方法, 采用SHELL、AI等设计方法对国外提出的沥青层底拉应变与土基顶面压应变标准进行了验证, 根据国外典型长寿命路面结构组合进行应变指标计算与统计分析, 并基于中国路面设计参数对长寿命路面设计指标进行修正。经过统计分析, 验证了国外提出的2个长寿命路面设计指标的可行性, 并提出了适用于中国长寿命路面结构设计的控制指标: 沥青层底拉应变不大于120×10^-6, 土基顶面压应变不大于280×10^-6, 并对已有试验路结构进行了力学分析。分析结果表明: 试验路的沥青层底拉应变均小于120×10^-6, 土基顶面压应变均小于280×10^-6, 这表明试验路段满足长寿命路面指标。     

长寿命路面综述

介绍了国外长寿命沥青路面的设计理念,并对国外一些已有的长寿命路面的经济性能、使用性能、路面的损坏形式进行了分析,同时介绍了长寿命沥青路面的力学设计方法的研究状况.     

高速公路长寿命沥青路面结构研究

介绍长寿命路面在国内外的发展状况,阐述其结构特点,从设计理念、设计指标和设计要求上对其设计进行探讨,最后进行经济效益分析.     

长寿命高性能耐候钢桥研究进展与工程应用

系统归纳与剖析了国内外耐候钢桥的研究新进展及工程应用情况, 总结了稳定耐候锈层的形成机制、选材标准、腐蚀与疲劳损伤机理、耐候构造、耐候螺栓研发以及锈层检测与评价技术等方面的关键科技成果, 梳理并完善了耐候钢桥的适用范围和腐蚀余量设计指标, 提出了耐候钢桥锈层稳定化处理及施工技术要点; 评析了耐候钢桥锈层损伤检测与评价技术、腐蚀损伤养管技术, 结合美、日耐候钢桥工程事故经验教训和中国首批长寿命高性能耐候钢桥建设技术创新成果, 探讨了该领域的技术创新方向。研究结果表明: 耐候锈层由外层的γ-FeOOH、α-FeOOH以及内层的非晶态FeOOH化合物与Fe₃O₄构成, 稳定耐候锈层能否形成与保持, 主要受氯离子、积水和积尘等因素的影响; 建议编制中国高性能耐候钢桥选材区划图谱, 完善稳定耐候锈层构造设计准则; 现代耐候钢桥具有高性能和长寿命的技术特征, 带锈层构造细节的面内应力疲劳、面外变形疲劳试验和数值断裂力学模拟, 以及耐候高强螺栓长期耐损性能研究的推进, 将为建立完善的耐腐蚀、抗疲劳设计准则奠定基础; 人工智能技术的应用将推动长寿命高性能耐候钢桥智能运维技术的重大进步; 应加大研发投入, 建立具有中国自主知识产权的长寿命高性能耐候钢桥设计、建造和运维标准规范体系, 培养高素质的工程技术人才, 推进交通强国建设。     

钢-粗骨料活性粉末混凝土桥面板防水黏结层组合体系研究

防水黏结层破坏是导致沥青混合料桥面铺装病害的一个主要原因,为提高钢-粗骨料活性粉末混凝土桥面板沥青铺装结构的耐久性,选择PB-Ⅱ型防水涂料、溶剂型黏结剂、复合改性沥青3种防水材料作为比选材料,通过防水黏结层与桥面板、沥青面层的黏结强度试验比对,提出一种适合钢-粗骨料活性粉末混凝土桥面板的防水黏结层组合体系,并简要介绍其关键施工工艺。     

钢-混凝土组合结构在桥梁工程中的应用与发展

钢-混凝土组合结构具有良好的力学和施工性能,组合结构桥梁能充分发挥钢材和混凝土的各自特点,综合经济效益明显,具有良好的发展前景.介绍了钢-混凝土组合桥梁的研究及其应用现状,阐述了组合桥梁的部分技术创新成果及其未来发展趋势.     

波形钢腹板EPF组合箱梁桥试验研究

采用试验与计算分析相结合的方法,对波形钢腹板EPF组合箱梁的力学性能进行了分析研究。通过静载试验得到桥梁在试验荷载作用下的挠度曲线及应力分布,通过动载试验得到试验梁前5阶模态、最大动挠度。试验结果表明:在实验荷载作用下各工况实测挠度满足规范要求;控制截面实测应力曲线变化趋势与计算值趋势基本吻合;冲击系数、阻尼比以及结构的自振特性同计算结果比较基本吻合。     

国内外长寿命路面研究概述

通过对国内外长寿命路面定义和结构的分析,并结合实例,深入阐述此类路面的设计要求及具体的结构类型和优点．对于长寿面路面的应用和推广大有裨益。     

钢-UHPC桥面板湿接缝负弯矩试验研究

某斜拉桥的次边跨和中跨的桥面板采用8 mm平钢板+15 cm UHPC层+PBL剪力键的新型组合体系.桥面板预制段UHPC依靠阶梯式燕尾榫湿接缝连接.为研究该组合桥面板湿接缝的负弯矩静力性能,制作足尺模型试件进行试验.通过施加荷载,测量各级荷载下桥面板试件的位移、应变,并观测裂缝,获得荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、裂...     

复合式长寿命路面设计标准研究

从长寿命路面的定义及特点可以看出,其优点在于设计寿命延长,养护费用较低,在寿命周期内的总费用最经济。由于其不需要进行结构性大修,只需进行日常的养护维修,因此对交通的干扰不是很大,完全有可能避免交通全封闭,这样给道路使用者带来的延误将会减少,由此带来的群众不满情绪以及道路有关部门的压力将会减轻。     

面向长寿命的既有高速公路沥青路面延寿设计综述

面向中国长寿命公路建设工程的需求,介绍了中国、美国和欧洲各国长寿命沥青路面的基本概念和发展历程,总结了中国和欧美国家长寿命沥青路面设计理论与方法的研究和发展现状,梳理了欧美国家既有沥青路面检测与评价、延寿处治设计方法,论述了中国典型既有沥青路面延寿设计方法的研究与发展现状,对比分析了不同新建道路长寿命设计方法和既有沥青路面延寿设计方法的优缺点和适用性。研究结果表明：目前尚未形成统一的长寿命沥青路面设计标准,研究与应用仍处于发展完善阶段,长寿命沥青路面依旧是未来路面领域的研究热点;耦合交通与环境因素,建立多指标控制的长寿命沥青路面设计体系是今后应重点研究的方向;长寿命沥青路面结构设计在今后将向非线性、多维度、概率型和动态化转变;基于结构层寿命逐层递增的长寿命沥青路面延寿设计方法可使沥青路面结构使用年限翻一番,相关工作可为既有沥青路面延寿设计方法和体系的构建及应用提供有价值的参考和见解,以满足中国长寿命公路建设工程发展需求;既有沥青路面延寿设计是道路工程可持续发展的重要课题,未来应加强长寿命沥青路面技术的研究和推广,提高路面的综合质量,满足不断增长的道路运输需求,为建设优质、高效、绿色、安...     

钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节疲劳开裂的加固研究

为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法,采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究,采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型,并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果. 研究结果表明:纵肋与横隔板焊接细节的疲劳裂纹起裂于焊趾并沿纵肋腹板扩展,采用栓接角钢加固后可以使开裂部位关键测点的主拉应力和裂尖各测点的应变分别降低56%和80%,能够有效抑制疲劳裂纹的扩展;栓接角钢加固后裂尖的应力强度因子幅值最少降低80%,裂纹扩展速率显著降低;对贯穿纵肋腹板前不同长度的疲劳裂纹进行加固,裂尖应力强度因子幅值均降低60%～90%,但随着疲劳裂纹长度的增加,栓接角钢的加固方法对裂纹扩展的抑制效果不断降低,加固时机的合理选取是影响加固效果的关键因素之一.      

波形钢腹板PC组合箱梁桥的施工

介绍了我国第一座波形钢腹板PC组合箱梁桥———长征桥的主梁结构以及桥梁的施工过程,为今后波形钢腹板PC组合箱梁结构在我国桥梁工程中应用提供经验。