一种计入桥面铺装非完善接触效应的箱梁结构计算方法

采用有限元软件对桥面铺装与箱梁结构桥面板之间的非完善接触进行局部仿真分析,提取荷载一滑移曲线获得界面之间的剪切刚度,并在整体模型中用弹簧单元模拟界面之间的剪切刚度,对猫铺大桥结构进行三维空间分析.通过这种计算模式分析结构在荷载作用下的的整体响应,探讨比较了考虑混凝土与桥面铺装界面滑移对箱梁结构受力性能的影响.研究得出了考虑铺装层参与截面受力能提高结构开裂荷载和极限承载能力、增大结构刚度的结论.计算结果对考虑铺装层作用时箱梁计算提出合理建议,具有一定的经济和社会效益.     

基于单板承载的钢纤维混凝土铺装结构工作性能试验分析

桥面铺装层是分散车轮集中载荷的桥面板保护层,直接参与结构受力。不同的铺装层设计对桥梁结构承载能力储备的影响不同。为研究钢纤维混凝土桥面铺装层参与结构受力的工作性能,通过无铺装层、有混凝土铺装层和有钢纤维混凝土铺装层空心板梁单板试验,研究铺装层对空心板梁受力性能的影响。试验结果表明,桥面铺装层与空心板梁共同受力性能良好,铺装层能显著提高结构开裂荷载和极限承载能力,增大结构刚度和改变结构破坏形态。     

先简支后连续变截面预制小箱梁设计

为满足双曲拱桥拓宽改造的美观和施工工期等方面的要求,设计了跨径布置为(44.055+7×44.41+44.055) m的先简支后连续变截面预制小箱梁。通过优化变截面预制小箱梁的构造和预应力布置,解决了变截面预制小箱梁由于跨中梁高较低,跨中承载能力薄弱的问题。受力分析结果表明:变截面预制小箱梁施工阶段验算、承载能力验算、截面压应力验算、截面抗裂验算和刚度验算均满足规范要求。     

采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装受力性能研究

为解决现有钢桥面铺装因大面积现浇超高性能混凝土(UHPC)产生收缩开裂,需密集配筋,施工现场需要大量蒸养设备等问题,提出了一种采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装。通过钢-预制UHPC板界面、钢-现浇UHPC板界面和预制-现浇UHPC界面局部模型试验,揭示了采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装各关键界面黏结性能;通过节段足尺模型试验与有限元分析,明确了车辆荷载下采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装的荷载效应。研究结果表明：钢-预制UHPC板界面受拉和受剪破坏均发生于粘胶层与预制UHPC板结合面,法向抗拉和切向抗剪承载力可保守地取5.2 MPa和8.7 MPa;栓钉间距在150~320 mm之间时,栓钉加密对钢-现浇UHPC板界面抗剪承载力影响较小,可根据中国规范进行现浇UHPC板中栓钉承载力的计算,抗剪刚度可保守的取110.0 kN·mm^-1;界面凿毛处理和湿接缝采用蒸汽养护,可使预制-现浇UHPC接缝的抗剪强度分别提升23%和20%,预制-现浇UHPC接缝抗剪强度可保守地取2.4 MPa;在3倍车辆设计荷载作用下,UHPC板以及钢-UHPC板界面的应力均小于容许应力。提出的采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装方案可行。     

分离式箱梁弯斜桥桥面病害原因及处理措施研究

为了解在役分离式箱梁弯斜桥发生桥面铺装及伸缩缝病害的原因,指导后续处理,以西安市直城门桥(位于小半径曲线上的现浇钢筋混凝土连续箱梁桥,主梁左右幅分离,伸缩缝与箱梁轴线正交)为例,采用有限元软件建立该桥上部结构有限元模型,分析桥面沥青混凝土铺装层的位移和应力特性。分析结果表明:左(右)幅箱梁上荷载引起右(左)幅箱梁的竖向位移很小,二者协同工作性能不明显,梁端角隅附近沥青混凝土铺装层产生应力集中现象,应力超过其抗拉强度,得出桥梁结构不合理导致梁端翼缘接缝处受力不协调是铺装层破损的主要原因。基于病害成因,结合现有结构构造,提出增强横向联系、提高翼缘板刚度、加强养护管理等处理措施,该桥最终采用增设横隔梁的处理措施。     

空心板桥桥面铺装对主梁受力性能影响分析

采用有限元计算模型,对空心板桥桥面铺装层对主梁受力性能进行了仿真模拟分析,并与荷载试验的结果进行了对比。结果表明,不考虑桥面铺装参与受力时主梁的计算应力、挠度、荷载效应分别比考虑桥面铺装参与受力时分别大22%、30%、38%,考虑桥面铺装参与主梁受力更加接近荷载试验的实测结果,结构更偏于安全。     

横向分段施工预应力混凝土斜箱梁极限承载能力研究

为了分析横向分段施工预应力混凝土斜箱梁(简称分段合成斜箱梁)与整体浇注预应力混凝土斜箱梁(简称整体浇注斜箱梁)极限承载能力差异,建立分段合成斜箱梁和整体浇注斜箱梁的两个大比例试验模型;在两个模型的关键截面布设应变和挠度测点,采集两者在分级加载试验过程的挠度、应变数据,观测混凝土开裂情况。对采集的数据整理分析,比较两者在加载过程中结构的开裂情况、极限承载能力大小和受力性能的差异。根据结构受力特点,提出分段合成斜箱梁极限承载力的有限元分析方法;应用有限元程序ANSYS对两个试验模型的极限承载能力进行分析,分别与试验结果进行比较,验证了有限元模型的准确。通过试验和有限元比较分析,结果表明分段合成斜箱梁跨中截面湿接缝的混凝土先于整体浇注斜箱梁混凝土开裂,整体浇注斜箱梁梁肋底部混凝土先于湿接缝对应位置的混凝土开裂,且前者的开裂荷载低于后者,但两者的极限承载力相差甚微,基本相等;通过有限元分析斜交角和抗弯抗扭刚度比两个参数,表明整体浇注斜箱梁的极限承载能力随着斜交角的增加而增大,随着抗弯抗扭刚度比的减小而增大,但增大幅度较小。     

单箱多室宽箱梁桥腹板剪力分配分析

工程项目设计中,单箱多室宽箱梁横向桥面宽度往往大于跨度,受力情况复杂,采用常规梁单元计算分析,无法有效精确模拟横桥向箱梁受力状态.其中横桥向不同腹板的剪力分配情况,为多腹板宽箱梁横向受力的重点.为研究单箱多室宽箱梁不同腹板剪力分配的差异,建立箱梁上部实体单元有限元模型及相关对比模型.经分析可知,支座布设情况对宽箱梁多腹板剪力分配,起到至关重要的作用.     

大吨位非对称预制箱梁横向受力分析

大吨位非对称预制箱梁由于桥面板较宽,内外悬臂不对称等特点,结构受力较为复杂,且可供借鉴的工程经验相对较少。因此,准确对主梁结构,特别是横桥向进行受力分析相当关键。该文以某高速公路项目为依托,利用有限元软件建立计算分析模型,其中,横向计算建立单位长度的平面框架模型,结果表明:单幅箱梁同一墩位处边支座相比较中支座反力较大,预制箱梁在预制阶段和成桥阶段横向桥面板以及腹板的受力状况良好,桥面板预应力设计较为合理;顺桥向整体计算采用空间梁格模型,主梁顺桥向除长期荷载组合下边支座上缘外侧拉应力略超出规范要求外,承载能力均满足规范要求。     

采用抱箍支架现浇混凝土梁施工技术

抱箍支架法利用抱箍与墩柱的摩擦力,取代传统由地面支撑体系的现浇梁施工方式,该体系受力关键是抱箍体的承载能力,目前关于这方面的计算缺乏相关规范。结合倒水互通C匝道现浇箱梁桥的应用实践,通过抱箍承载力试验数据、有限元细部分析软件midas fea等手段对抱箍体的支承能力及强度验算进行探讨。     

考虑抗扭性能影响的多梁式矮箱梁桥荷载横向分布计算

目前对于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算采用刚接梁法,或采用有限元软件建立模型计算,但以上2种方法都未将抗扭刚度的影响考虑在内。因此,以上采用的2种计算分析方法不能对结构的特性进行准确模拟计算,也不能十分准确地对桥梁技术状况以及承载能力进行评价。为此,基于传统刚接梁计算荷载横向分布方法,在建立柔度系数矩阵时加入考虑主梁和翼板的约束扭转作用,提出一种适用于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算方法。为验证该方法的正确性,以某20 m跨径预制PC箱梁桥为对象,采用考虑抗扭刚度、未考虑抗扭刚度的刚接梁法和有限元数值模拟方法（梁格模型和板单元模型）计算其荷载横向分布系数,并与场地试验（中载和偏载2种工况）实测结果进行验证对比。结果表明：所提出的横向分布计算方法比未考虑箱梁主梁和翼板扭转的刚接梁法计算精度更高,也更接近实桥受力特点;同时,梁格模型、板单元模型与所提出的横向分布计算方法所得计算结果整体趋势基本上一致,相比于有限元数值模拟计算结果,采用该横向分布计算方法所得应变和挠度横向分布与实测结果更为接近,且偏差都在20%以内;该方法可在现场场地试验和桥梁承载能力评定中替代复杂的有限元数值计算方法,为预制矮箱梁桥场地试验和桥梁技术状况及其承载能力的评定提供较为准确的理论参考依据。     

基于MIDAS／CIVIL的现浇箱梁支架设计

在现浇箱梁荷载分析的基础上,采用有限元软件MIDAS／CIVIL进行现浇箱梁支架系统的设计,直观模拟支架受力系统,明确受力状态,以确定最优支架系统方案,从而达到保证作业安全,降低成本的目的,确保工程施工顺利进行。     

新桥与旧桥横向连接旧桥结构受力安全验算

对于新旧桥梁横向连接,最不利刹车制动力和停车作用力、车速15km/h匀速90度转弯向心力作用下,对旧桥结构受力安全验算分析。根据实际情况,验算桥面铺装局部受压、分析小箱梁受扭和盖梁悬挑根部受弯受力,得出结构安全验算结论。     

装配式板桥桥面铺装层受力特性分析

为了分析装配式板桥桥面铺装层的受力特性,以实际工程为例,考虑装配式板桥铰缝受力特性,分别建立不同厚度铺装层参与结构受力的空间有限元模型进行理论计算,取各板块应变变化趋势作为参数,将相对应的计算结果与荷载试验实测结果进行对比分析。结果表明,装配式板桥80％～90％的桥面铺装层参与结构整体受力比较符合结构实际受力状态。     

公铁同面大桥的桥面铺装耦合荷载效应

为分析铁路-公路荷载作用下公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的受力特点,以枝城长江公铁同面连续钢桁架梁桥面铺装结构为研究对象,采用等效抗弯刚度法简化桥面铺装层,建立公铁同面大桥整桥有限元模型,分析铁路荷载、公路荷载及铁路—公路耦合荷载对公铁同面钢桁梁桥桥面铺装组合结构的影响。结果表明桥面铺装层主要控制应力为顺桥向的纵向拉应力,铁路荷载和公路荷载对最大纵向拉应力耦合效应的贡献率分别约为62.5%和37.5%,对最大横向拉应力的荷载耦合效应的贡献率分别约为61.7%和38.3%。在铁路-公路耦合荷载作用下,枝城长江公铁同面钢桁架梁桥面铺装层的最不利等效应力小于等效桥面铺装层材料的容许应力。     

连续箱梁桥桥面混凝土铺装层的受力分析

通过对连续箱梁桥桥面的铺装层受力分析,分析了桥面混凝土铺装层在动、静荷载下的最不利荷载位置,随后分别考虑了水平荷载、超载、铺装层厚度、以及铺装层模量力学响应影响,得出较强抗剪性能的粘结层对保持桥面铺装层整体结构的连续有显著作用,用一定模量的材料应用于铺装层,保证抗拉强度满足相应要求,对连续箱梁桥桥面铺装层设计施工有一定的指导作用。     

连续箱梁桥桥面混凝土铺装层的受力分析

通过对连续箱梁桥桥面的铺装层受力分析,分析了桥面混凝土铺装层在动、静荷载下的最不利荷载位置,随后分别考虑了水平荷载、超载、铺装层厚度、以及铺装层模量力学响应影响,得出较强抗剪性能的粘结层对保持桥面铺装层整体结构的连续有显著作用,用一定模量的材料应用于铺装层,保证抗拉强度满足相应要求,对连续箱梁桥桥面铺装层设计施工有一定的指导作用。     

城市整孔预制波腹箱梁研究

城市中小型跨径桥梁中,横向分块的预制T梁和小箱梁存在稳定性差、工序复杂、视觉效果差等缺陷,而整体现浇箱梁存在地基处理成本高、交通与环保压力大等问题。本研究采用波形钢取代混凝土腹板,设计出一种重量仅471t的整孔预制波腹箱梁,相比于单幅现浇箱梁,自重减轻30.74%,刚度却增加23.45%。分析表明,整孔预制波腹箱梁在架设和成桥阶段的力学特性符合相关规范要求,通过对高速铁路架桥设备进行轻型化改装,可以完成整孔预制波腹箱梁的架设。经济性分析表明,整孔预制波腹箱梁造价比单幅现浇箱梁、工字钢梁组合梁造价分别降低6.18%、30.30%。从施工效率、城市美观、环保特性、经济性方面综合考虑,整孔预制波腹箱梁是一种用于城市中小跨径梁桥的较为理想的桥型。     

连续小箱梁桥虚拟横梁刚度模拟研究

为了真实反映组合小箱梁桥的空间受力情况,以某3×30 m连续小箱梁桥为例,利用有限元软件Midas/Civil分别建立实体模型和梁格模型。用近似理论方法和有限元方法分析得出汽车荷载横向分布,以计算结果相互逼近为原则,用5种等效方法模拟并重点研究梁格模型中虚拟横梁刚度,推荐一种较合理的虚拟横梁刚度等效方法。结果表明:采用方法 3(梁端刚域法)的梁格模型中汽车荷载横向分布情况,与近似理论计算和实体模型分析的结果均相近,且介于两者之间。     

装配式箱梁桥整体化层试验分析

装配式砼箱梁桥各主梁结构之间都有横向联系,共同承担桥体荷载。环境因素、行车荷载等都会对桥面产生影响,桥面整体化层将这部分荷载向其他结构传递,起到分散荷载和联结各主梁共同受力的作用。文中对装配式预应力砼箱梁桥进行荷载试验获取应变和变形数据,同时仿真模拟多工况下桥梁受力状态,并将两类数据进行对比,分析整体化层对整桥受力性能的影响。