基于ANSYS的先简支后连续桥型支座处桥面开裂受力分析

利用ANSYS有限元分析软件计算分析了四种连续类型简支梁桥支座处桥面开裂问题,得出了四种类型简支梁桥桥面混凝土的裂缝展开特点,比较说明了先简支后连续(用预应力筋使结构连续)桥型的优越性.     

简支梁桥桥面连续破损机理及其修复方案研究

简支梁桥桥面连续构造既具有简支梁桥的力学特性,又能为车辆提供连续的行车道,从而保证行车的平稳、舒适,发挥连续梁桥的优越性。但由于诸多原因,使得桥面连续构造在投入使用后不久,就出现不规则裂缝,并逐渐发展成碎裂、坑洞等病害。通过对国内常用的3种处理方式进行仿真模拟分析,提出桥面连续破损的机理与合适的处理方法,并在梨温高速公路典型桥梁上进行实桥验证。     

某多跨简支T梁桥面连续化改造研究

简支梁桥由于构造简单、受力明确,在交通建设中广泛应用。但对于多跨简支梁桥,为提高行车舒适性,常减少部分伸缩装置做成桥面连续,而桥面连续后构造和受力复杂,需要有足够的强度,还需要适应一定的变形,否则在使用过程中容易损坏。通过对32 m简支T梁桥面连续化改造进行有限元分析,明确最不利效应下简支T梁桥面连续后,桥面连续部位受力特点。分析不同孔跨和不同墩柱高度,桥面连续可行性和关键控制因素,并进行参数化分析。同时结合该结构特点,分析固定支座转换为活动支座可行性。     

简支梁桥面连续构造的有限元分析与改进

桥面连续构造是简支桥梁的一个重要构造措施,但很容易损坏,且易损难修,是公路简支桥梁的通病。通过梳理目前常用的桥面连续构造型式,分析了其受力机理。对目前常规的多跨径简支梁桥的梁端变形进行了分析比较,在此基础上通过对两种桥面连续构造进行有限元计算分析,得出了桥面连续在最不利情况下的应力和裂缝宽度。对比发现植入式桥面连续构造能将混凝土变形在一定范围内分散,从而大幅减小了桥面连续处的应力和计算裂缝宽度,具有较高的应用价值。     

简支梁桥桥面连续缝受力机理及影响因素研究

将简支梁桥纵向相邻两片板梁及中间的桥面连续缝模拟为一变跨度、变刚度的三跨连续梁,计算其中跨(即桥面连续缝处)的跨中弯矩影响线方程,计算桥面连续缝在活载和支座沉降下的开裂弯矩。将其中一个参数作为变值,其余参数取定值,研究该变值对弯矩值的影响。由此得出桥面连续缝开裂弯矩的影响因素,并据此提出桥面连续缝开裂的改善措施。     

简支梁桥桥面连续结构力学特性理论分析

针对简支梁桥桥面连续结构易出现开裂、漏水和啃边等常见的病害问题,基于线弹性理论,采用结构力学方法推导了在汽车活载与温度效应联合作用下桥面连续结构的应力求解公式,并以某工程实例为算例,利用ABAQUS有限元软件对所推导的应力公式进行了验证。通过对桥面连续结构受力性能的综合分析,得出其主要影响因素有桥面连续结构的厚度、无黏结段长度和所用材料种类。最后,对这些影响参数进一步分析,得出了上述各参数对连续桥面结构受力和跨中挠度的影响程度以及影响桥面连续结构受力的最显著参数。结果表明:推导得到的桥面连续结构简化计算公式能够较精确地计算结构在汽车活载、温度效应等作用下的受力特征;随着铺装层厚度的增大,桥面连续段混凝土铺装层上、下表面的受力均有较大幅度的减小,上表面最大受力与厚度大致呈线性关系;当采用沥青混凝土与不采用沥青混凝土的桥面铺装层构造时,两者上表面最大主拉应力基本相同,但后者的下表面最大拉应力远大于前者;铺装层选择沥青混凝土面层与混凝土现浇层的组合设计较为合理;增加混凝土铺装层厚度和设置无黏结段是较为有效的改进方案,其中以设置无黏结段效果最好;每跨的无黏结段长度设为跨长的5%左右能够显著减小桥面连续结构的最大拉应力;研究结果可为简支桥梁桥面连续结构的受力计算及较为精确的设计方法提供理论指导。     

强震下多跨斜交简支梁桥桥面旋转机理研究

为分析强震下多跨斜交简支梁桥梁体出现较大转角的原因及斜度、宽跨比对桥面转角的影响,以某装配式预应力混凝土箱梁桥为背景,利用OpenSees软件建立多跨(两跨和三跨)斜交简支梁桥动力计算模型,采用时程分析法研究斜度、宽跨比和碰撞作用对桥面旋转的影响。结果表明:强震下两跨斜交简支梁桥桥面出现较大转角主要是由结构偏心效应造成的;考虑相邻梁间单边纵向碰撞后,当与斜度、宽跨比有关的参数η1时,碰撞力矩会抑制两跨桥面的旋转;当η1时,碰撞力矩会加剧其中一跨而抑制另一跨桥面的旋转。强震下三跨斜交简支梁桥中跨桥面的旋转主要由邻梁间纵向碰撞作用引起,斜度小于45°时,仅考虑梁体单边纵向碰撞,中跨桥面最大转角随η的增大而增大;考虑梁体双边纵向碰撞,中跨桥面最大转角随η的增大呈先增大后减小的趋势。     

多跨预制梁（板）桥面连续结构探讨

多跨预制空心板桥面连续结构是介于简支结构和连续结构之间的一种独特的结构形式，在高等级公路被广泛应用。本文简要分析了高等级公路桥面连续破损的原因，从设计和施工质量控制入手，提出了桥面连续需改进的措施。     

简支转预应力连续结构受力特性分析与比较

在公路桥梁建设中，简支转预应力连续结构是一种颇受青睐的结构型式，这种结构不仅具有简支梁桥施工简便的优点，而且保证了桥梁的连续性。文中分析先简支后连续体系型式的特点、受力特性，并与悬臂转连续的体系转换方法进行分析比较。     

钢简支梁桥面连续结构抗弯性能试验与参数分析

简支梁桥桥面伸缩缝多,导致行车不舒适,因而多跨简支梁采取桥面连续的措施被广泛应用。以海南铺前大桥为背景,结合钢-超高韧性混凝土STC (Super Toughness Concrete)轻型组合桥面技术,对跨断裂带引桥提出了受力性能优良、震后易修复的简支变桥面连续结构。为探明简支变桥面连续结构的受力性能,对方案开展负弯矩足尺模型试验,结果表明,裂缝开展集中于螺栓连接带区域,破坏模式为螺栓剪断,U肋未屈服。这意味着在地震荷载下简支变桥面连续结构先破坏,从而保护钢箱梁主体结构。在此基础上,建立了实桥ANSYS有限元模型和试验方案的有限元精细化模型,有限元模拟与试验值吻合良好。最后根据前述试验和有限元计算结果,进行了参数分析,另外提出了2种桥面连续方案—端隔板开孔方案(方案1)和增加短肋方案(方案2),并进行了有限元计算。结果表明,2种方案均能满足正常使用极限状态的使用要求。与试验方案相比,方案1和方案2均可以实现保护箱梁主体结构的目的。方案2由于增加了短肋,从而减小了局部轮载下STC层的纵向拉应力,使整体+局部计算结果仅12. 1 MPa,小于方案1的计算结果 21. 3 MPa和试验方案的计算结果19. 7 MPa。从承载力来看,试验方案1和方案2的承载力基本相同,方案1最小。综合来看,方案2更优。     

水泥混凝土桥桥面沥青铺装层的有限元分析

桥面铺装问题解决的前提是明确铺装层结构的受力状态及特点。采用三维有限元分析方法,建立了完整的简支T梁混凝土桥,确定了临界荷位,分析了在非均布荷载作用下,不同沥青铺装层结构组合的力学响应。分析显示,当荷载完全作用于边梁一侧时,对铺装结构最为不利;非均布荷载对铺装层结构的力学响应有很大影响,凸型荷载产生的最大剪应力或是层间剪应力都明显大于凹型荷载产生的应力;铺装层间水平方向的相对滑移趋势随面层厚度的增大,显著减小;合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

导电沥青混凝土的桥面铺装开裂预警技术研究

沥青混凝土桥面铺装层在低温条件下极易产生开裂,空气中水分、灰尘等通过裂缝深入到桥面板与铺装层中间,会进一步造成层间滑移、水损坏。为及时对沥青混凝土桥面铺装的低温开裂病害进行预警,降低后期维修养护费用,采用碳纤维、石墨制备了复合导电沥青混凝土,并通过间接拉伸蠕变试验研究了其变形发展与电阻率的变化关系,根据曲线特点利用多项式拟合获得了不同蠕变阶段其力-电机敏特性。结果表明:碳纤维-石墨导电沥青混凝土电阻率与应变在不同阶段分别呈现出二次非线性、线性相关关系。同时,结合实体工程设计了分布式光纤传感器布设方案与施工流程,即在桥面铺装层间布设分布式光纤,上面层铺筑碳纤维-石墨导电混凝土,形成一种新型桥面铺装结构,为沥青混凝土桥面铺装低温开裂预警提供了一种全新的思路。     

高速公路桥梁支座病害分析及修复

某高速公路桥梁交工两年后,部分简支变连续T梁、箱梁的橡胶支座出现开裂、脱空、剪切变形超限、移动等病害。对病害成因进行了分析,发现主要病害成因有上部结构徐变、滑动支座顶面润滑度不足、施工动荷载影响等。将通车运行中的桥梁顶升后,通过更换支座、加钢垫片、涂抹硅脂油、调整支座位置等措施对病害进行了修复,修复效果良好。     

正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的压弯性能

针对传统正交异性钢桥面板疲劳开裂及沥青铺装破损桥梁工程两大难题,对有望应用于大跨度桥梁中的正交异性钢-混凝土组合桥面板的力学性能进行了试验及理论研究。为探究适用于组合梁斜拉桥的正交异性钢-混凝土组合桥面板纵桥向的受力性能,设计并制作了6个带U肋的正交异性钢-混凝土组合桥面板足尺试件,进行了轴向压力和弯矩加载试验,研究了不同轴向压力、不同混凝土等级对该组合桥面板受弯承载力、延性及塑性发展的影响,并提出了考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式。研究结果表明：当轴向压力恒定时,组合桥面板在压弯荷载作用下的最终破坏形态均为跨中区域下部混凝土板的横向开裂及上部混凝土的压溃;轴压力对正交异性钢-混凝土组合桥面板的初始弹性抗弯刚度影响较小;不同轴压力下抗弯承载力降低值随着轴力的增大并未呈现显著递减趋势,这与轴向压力加载出现偏心距有关;轴压力会显著降低正交异性钢-混凝土组合桥面板的延性及塑性发展过程;将混凝土强度等级从C60提高到C80,并没有显著提高组合桥面板的初始弹性刚度、抗弯承载力、延性及延长其塑性发展过程;此外,提出的考虑轴压力影响的塑性抗弯承载力计算公式精度较高,可有效预测正交异性钢-混凝土组合桥面板的压弯承载力,为实际工程应用提供理论参考。     

路基拓宽工程设计方法研究

针对路基拓宽工程的实际问题,基于大量实体工程调研和理论分析,从损坏类型和损坏机理出发,揭示了路基拓宽工程中的4种损坏模式,包括路基结合部剪切开裂、新老路面结合部弯拉开裂、老路基层顶面开裂和新路基层底面开裂,建立了以变坡率为设计指标的路基拓宽设计方法;并遵循变形协调与控制的基本思想,着重提出了路基拓宽工程处治措施的选择流程,继而采用有限元计算和室内模拟试验的方法,对新老路基结合面处治、拓宽路基填料及压实度控制、路基加筋、支档结构等多种处治措施的处治机理、效果和设计施工要点进行了总结。各项研究成果对路基拓宽工程中处治措施的选择、设计和施工具有重要的借鉴和指导意义。     

高墩桥梁在地震作用下梁体与挡块之间的非线性碰撞效应研究

以都江堰至汶川高速公路上的庙子坪岷江大桥引桥部分的一跨简支梁为例来研究简支梁桥主梁与横向挡块在地震作用下的非线性碰撞效应,采用大型有限元软件进行数值模拟分析,主要研究了主梁与挡块之间的间隙和阻尼系数对非线性碰撞效应的影响。通过分析得出:主梁与挡块之间的间隙(gap)对碰撞效应的影响是个不确定因素;考虑阻尼能有效地减小碰撞效应,且阻尼对减小挡块与主梁之间的间隙是有利的。     

武汉至大悟高速公路钢箱梁桥面铺装结构方案

目前国内大多数钢箱梁结构的柔性铺装在使用过程中均出现了铺装层开裂、脱粘、车辙、坑槽等病害,且正交异性钢桥面出现了包括纵肋-面板连接处疲劳开裂、纵肋-横隔板连接处疲劳开裂、横隔板弧形切口处疲劳开裂、纵肋拼接焊缝处疲劳开裂等病害.为避免这些病害情况的产生,采用了钢-超高韧性混凝土(STC)轻型组合桥面铺装型式.     

钢桥面铺装新体系应用研究

针对钢桥面铺装容易产生开裂、车辙等病害,研究了一种钢桥面铺装新体系,采用橡胶环氧砂浆过渡层提高沥青铺装层与钢板的结合强度.该体系在汉十高速公路的应用,证明其具有较好的粘接强度、抗车辙能力和抗裂性能,具有较好的推广前景.     

正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子分析

首先建立了正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算并对比了开裂铺装层与完好铺装层表面最大拉应变值,结果发现铺装层开裂后会使表面拉应变值减小,表明铺装层表面最大拉应变不适合作为带裂缝铺装层的设计指标,因为铺装层的疲劳破坏是由裂缝前沿的奇异应力场强度,即应力强度因子的大小所决定;接着计算了铺装层表面纵向裂缝和横向裂缝的应力强度因子值,分析了应力强度因子随荷载作用位置变化的规律,确定了轴载作用的最不利荷位。     

耐久性基层沥青路面结构比选研究

以某新建公路工程为背景,运用ABAQUS软件建立路面结构三维模型,针对工程初步设计供选的三种耐久性基层沥青路面结构进行力学响应和疲劳寿命对比分析,得出以下结论:①RCC基层、加强型半刚性基层路面结构的路表弯沉峰值较于倒装式半刚性基层路面要小,故该路面结构的承载能力更优;②RCC基层、加强型半刚性基层和倒装式半刚性基层路面结构的沥青层层底拉应变差距较小,故均具有良好的抗疲劳损伤性能和使用性能;③倒装式半刚性基层路面结构的沥青下面层层底拉应力峰值较小,故抗拉开裂性能较优;④RCC基层沥青路面结构的半刚性基层和底基层的层底拉应力以及疲劳寿命较于其余两种路面结构要小,故RCC基层沥青路面结构的抗疲劳能力、抗拉压性能较优;⑤三种路面结构中RCC基层的各项性能较优,故工程路面结构推荐RCC基层。