恒载性超载对在役桥梁受弯构件可靠性的影响规律

为深入研究恒载性超载对在役桥梁安全性的影响程度,以加固后桥梁名义恒栽效应与原名义恒载效应之比作为恒载超载系数,详细分析了在役桥梁受弯构件可靠指标随恒载超载程度的变化规律.鉴于新老桥梁设计规范极限状态设计表达式的不同,采用<公路工程可靠度设计统一标准>建议的抗力与荷载效应的统计参数,分别计算了与不同恒载超载系数对应的受弯构件可靠指标.计算结果表明,随着恒载标准值效应所占比重的增加,恒载性超载对桥梁结构安全性的影响愈明显.桥梁结构或构件隐含的可靠度越高,相应结构或构件的抗恒载性超载能力越强.在满足目标可靠指标要求的前提下,结构或构件容许一定程度的超载作用.     

超重车辆对公路桥梁安全性的影响

根据结构可靠度理论,深入研究了公路超重运输车辆对钢筋混凝土受弯构件安全性的影响规律。首先,以恒载和汽车荷载作为安全性分析的最基本荷载组合,通过引入汽车活载影响系数,构造考虑不同汽车超重水平因素的结构功能函数,提出了基于一次二阶矩法的超载桥梁安全性分析数学模型。进而,以85桥梁规范和04桥梁规范钢筋混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式为依据,按《公路工程可靠度设计统一标准》建议的抗力与荷载效应统计参数,详细计算了不同活载影响系数对钢筋混凝土受弯构件可靠指标的影响规律。计算结果表明,超重运输对钢筋混凝土受弯构件可靠指标有显著的影响,在活载影响系数取值一定的情况下,设计采用的汽车荷载效应与恒载效应所占比值越大,超载对桥梁结构安全性的影响越明显。     

汽车荷载分项系数对桥梁构件可靠度的影响及修正

为了明确汽车荷载分项系数变化对桥梁构件可靠度水平的影响规律,利用校准法对受拉、受弯、大偏心受压(短柱)、轴心受压(短柱)、受剪共5类受力构件,选取0.1,0.25,0.5,1,1.5,2.5六种活恒载效应比,进行了不同汽车荷载分项系数条件下构件的可靠度分析。对于可靠度指标分布不均匀的状况,提出了可靠度修正系数的概念并进行了验证计算,对不同类型构件按照活恒载效应比给出了可靠度修正系数的计算结果。结果表明:汽车荷载分项系数由1.4递增至2.4时,各类构件可靠指标均呈增大趋势;活恒载效应比小于1时,该分项系数每增加0.2,构件可靠指标随之增大0.1~0.3,活恒载效应比大于1时,该分项系数每增加0.2,构件可靠指标随之增大约0.4;活恒载效应比大的构件可靠指标值偏高,且该类构件可靠指标受汽车荷载分项系数的影响也较大;所提出的可靠度修正系数能够调整抗力值以达到目标可靠指标的要求,该系数分布于0.4~1.1之间,各类型构件可靠度修正系数分布规律一致,均随活恒载效应比及汽车荷载分项系数的增大而减小。     

基于可靠度的钢筋UHPC受弯梁材料分项系数研究

为确保规范的计算公式满足可靠度要求,对在编《公路桥涵超高性能混凝土应用规范》正截面抗弯承载力表达式中的UHPC材料分项系数进行分析与校准。基于现有文献,收集整理中国共648个UHPC抗压强度、210个抗拉强度和53根受弯梁的试验数据,得到相关变量的统计参数。随后建立4 158根UHPC受弯梁的计算空间,采用蒙特卡洛模拟对其进行可靠指标计算与敏感性分析,考察截面类型、材料强度、截面纵筋率及活恒载效应比等参数对钢筋UHPC受弯梁可靠指标的影响。基于分析,对计算空间进一步细分,以截面纵筋率为0.05、活恒载效应比为0.05~0.5的T形梁截面可靠指标均值达β_T=4.2为目标,校准钢筋UHPC梁受弯状态下的UHPC材料分项系数。研究结果表明：抗力统计参数中,UHPC抗压强度、抗拉强度以及梁抗弯承载力计算误差均不拒绝正态分布;受弯状态下UHPC梁截面可靠指标主要受活恒载效应比与截面纵筋率的影响,而材料强度影响较小;活恒载效应比越低,截面纵筋率越高,其可靠指标越低;当活恒载效应比从0.05升至1.0时,可靠指标提升幅度较大;且活恒载效应比大于0.5时,可靠指标均高于4.2。当截面纵筋率从0.005升至0.05时,可靠指标下降较为明显;而当截面纵筋率高于0.05后,可靠指标几乎保持不变;同等条件下,矩形截面梁的可靠指标要稍高于T形截面梁;建议钢筋UHPC梁受弯状态下的UHPC材料分项系数取值为1.3。     

粘贴钢板桥梁加固设计和抗弯承载力极限状态分析

粘贴钢板或其他纤维复合材料对梁的受拉薄弱区进行补强是桥梁加固的主要方式之一.对于自重和恒载远小于活载的桥梁,可以不考虑加固后构件受力的阶段性效应,认为自重、恒载和活载均由加固后的截面承担.针对T形截面梁,分析粘贴钢板加固桥梁构件正截面抗弯承载力的计算公式和适用条件,给出极限状态加固设计和截面复核的方法与步骤.     

考虑分阶段受力的桥梁加固受弯构件正截面强度计算方法研究

桥梁结构自重较大,一般均采用带载加固.当在梁的受拉区直接粘贴钢板或粘贴其他纤维复合材料对桥梁进行加固时,一期恒载(构件自重与恒载)由原梁承担,二期荷载(活载)由加固后的组合截面承担,后加补强材料的强度发挥程度受原梁变形的限制,应考虑分阶段受力特点.通过理论分析,分别考虑以原梁混凝土极限压应变和原梁受拉钢筋极限拉应变控制的加固设计方法,得出了直接粘贴钢板或粘贴其他高强纤维复合材料加固桥梁的正截面抗弯承载力的计算公式.     

新旧公路钢结构桥梁设计规范的对比探讨

通过对比《公路钢结构桥梁设计规范JTGD64-2015》(以下简称:新版规范)和《公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86》(以下简称:旧版规范)的主要条款,了解并掌握新版规范在设计方法、设计指标、主要计算公式方面的改进,并通过一个简单的算例展示了新、旧规范的在强度、刚度及稳定性验算的主要区别。最后得出以下结论:新版规范采用极限状态设计法,引入了作用效应分项系数和材料抗力分项系数,提高了结构和构件的安全性,并且确保在不同作用组合下结构和构件可保持一致的安全度;在主要的计算内容上,通过引入有效截面和结构重要性系数,设立科学、实用的限值,采用更完善的计算模型等措施,提高了结构和构件的安全性,适用性,实用性。     

不同设计基准期桥梁结构可靠指标的动态分析

基于影响桥梁结构可靠度的基本因素,考虑恒载与汽车荷载效应的基本组合,通过推算汽车荷载在不同设计基准期内的统计参数,采用可靠度校准法对不同设计基准期下桥梁结构的可靠度进行分析。并由JC法计算不同破坏类型受力构件的目标可靠指标值与结构抗力均值。结果表明,目标可靠指标与设计基准期近似呈线性递减关系,不同基准期下达到同一目标可靠指标所需抗力均值与设计基准期近似呈线性递增关系。     

基于WIM的广东省公路桥梁车辆荷载模型研究

为研究适合于广东省实际的公路桥梁车辆荷载模型,选取该省5条具有代表性的高速公路,基于动态称重(WIM)系统实测的交通轴载数据,参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)的方法,拟定符合广东省实际交通状况的车辆荷载参数,获得相应车辆荷载模型,并采用推荐车辆荷载模型与规范荷载模型对不同结构形式的桥梁活载效应进行对比分析.分析结果表明,按照规范原则得到的广东省实测车辆荷载总重和轴重均大于规范给定值;各种结构桥梁在推荐的车辆荷载模型作用下的活荷载效应均为规范计算值的1.4倍左右,桥梁跨径越小,活载所占设计荷载的比例越大,规范对活载效应的低估越明显.     

考虑分阶段受力的桥梁加固受弯构件正截面强度计算方法研究

桥梁结构自重较大,一般均采用带载加固。当在梁的受拉区直接粘贴钢板或粘贴其他纤维复合材料对桥梁进行加固时,一期恒载（构件自重与恒载）由原梁承担,二期荷载（活载）由加固后的组合截面承担,后加补强材料的强度发挥程度受原梁变形的限制,应考虑分阶段受力特点。通过理论分析,分别考虑以原梁混凝土极限压应变和原梁受拉钢筋极限拉应变控制的加固设计方法,得出了直接粘贴钢板或粘贴其他高强纤维复合材料加固桥梁的正截面抗弯承载力的计算公式。     

索道桥竖向刚度控制的虚拟恒载法

研究了荷载作用下索道桥的竖向变位太大的问题。依据虚拟恒载同样能增加承重索的重力刚度、从而提高索道桥竖向刚度的基本原理。提出了虚拟恒载法控制竖向挠度的方法和初始预张力的确定方法,并给出了虚拟恒载的施加方法,即在主索因全部恒载作用而形成初始线形之后、承受活载之前,对其进行预拉。并运用小垂度柔索的索力转换方程,推导出了虚拟恒载的计算公式和初始垂度的确定方程,并考虑了温度变化和索道桥两支点高程差异的影响。通过对算例的计算结果分析,得出了活载挠跨比较合理的取值区间;虚拟恒载法控制竖向刚度的措施比较经济,且效果十分明显。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

斜拉拱桥结构的建模与静力分析

斜拉拱桥是的一种新型组合桥梁。基于ANSYS有限元软件，以湘潭市湘江四大桥为工程背景，建立了斜拉拱桥结构的平面有限元模型。首次用ANSYS得到了影响线和包络图，根据包络图确定了最不利活载的加载位置，按照弯矩影响线进行布载，对几个典型工况的受力情进行了分析。结果表明斜拉拱桥受力合理。     

某简支板桥静载试验与分析

对某简支板桥进行静载试验和分析,通过现场静力荷载试验,测得该桥控制截面的挠度和应力。将其与理论计算值进行比较,对该桥的使用性能作出评价。     

几何非线性对大跨拱桥地震反应影响分析

该文以一座上承式钢桁拱桥为工程背景,用有限元软件MIDAS建立了全桥空间有限元模型。在分析了该桥自振特性的基础上,分别沿桥梁纵向、横向输入反应谱,分析了该桥的地震反应。以拱肋上弦的内力为研究对象,分析了恒载初始内力引起的几何非线性对该桥自振特性及地震反应的影响。研究结果表明恒载初内力引起的几何非线性不可忽略。     

大跨长联连续梁桥最大悬臂与成桥阶段稳定性分析

闽候新南港大桥主桥为70m+4×120m+70m连续梁桥,桥址处自然条件复杂。为确保该桥施工和建成运营后的抗风稳定性及安全性,采用有限元法对其主桥结构进行动力特性、最大悬臂阶段和成桥阶段的稳定性分析。结果表明:最大悬臂阶段结构稳定性最差(1阶纵向失稳特征值最小为39.13>5,满足规范要求),对结构稳定性起控制作用的是恒载,活载、风荷载等对桥梁最大悬臂状态的稳定性影响不大。     

五峰山长江大桥加劲梁架设技术

连镇铁路五峰山长江大桥主桥为主跨1092 m的钢桁梁公铁两用悬索桥,加劲梁采用板桁结合钢桁梁结构,加劲梁恒载集度大(819.1 kN/m)。其中,一期恒载集度达501 kN/m;铁路桥面和公路桥面二期恒载集度分别为233.4 kN/m和84.7 kN/m。针对该桥特点,加劲梁采用整节段吊装,架设时采用不携带铁路二期恒载的方案施工。边跨加劲梁节段利用浮吊整体吊装至滑移支架上,再滑移至设计位置,连接成整体;中跨加劲梁节段采用2台900 t缆载吊机自跨中向两侧桥塔方向架设,节段间上弦设牛腿式临时铰进行铰接,待中跨80%节段吊装后再进行刚接;中跨加劲梁架设后,对边跨加劲梁整体姿态进行调整,通过顶、落梁与中跨加劲梁合龙,合龙后铺设铁路二期恒载。     

大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态的确定

以九江长江大桥为工程背景,以平面杆系有限元程序FBR_CAL_SUO和SUS_CAL_SUO为计算软件,采用恒载平衡法、应力平衡法和最小二乘法相结合的综合法,以控制结构在正常使用荷载作用下主梁的上、下缘的最大、最小应力为主要目标,以调整索力为主要手段,综合考虑恒载、活载、预应力及配重荷载等因素的影响,采用基于正装计算的优化法确定合理成桥状态。以这种方法确定的合理成桥状态与设计数据相比较,比较结果表明,这种方法的结果是准确、可靠的。     

圆心角对小半径曲线桥受力性能的影响

通过建立5种不同的圆心角的计算模型,研究圆心角对小半径曲线桥纵向弯矩、扭矩和竖向剪力的影响。研究表明:在汽车荷载和恒载作用下,改变圆心角的大小对小半径曲线桥的纵向弯矩的影响较小,对扭矩的影响较大。在汽车荷载作用下,改变圆心角的大小对竖向剪力影响较大;在恒载作用下,改变圆心角的大小对竖向剪力的影响较小。