体外预应力在大跨连续刚构桥加固工程中的应用

以某连续刚构桥加固工程为依托,并进行体外预应力加固设计及加固效果评价,得出了连续刚构桥采用体外预应力加固能显著增大压应力储备、降低主拉应力,并适当恢复结构线形。为同类桥梁加固设计工程提供依据。     

大跨桥∏形主梁断面气动导纳的试验识别

准确的气动导纳值是抖振精细化分析的前提,比较切合实际的桥梁断面气动导纳函数目前只能通过风洞试验进行考察.通过风洞试验对大跨桥∏形主梁断面气动导纳进行研究,气动导纳的识别理论采用等效气动导纳法,考察∏形主梁断面气动导纳变化规律,并对试验中获得的3个气动导纳曲线进行拟合,得出拟合后的气动导纳曲线表达式,试验结果表明:∏形桥梁断面阻力导纳函数和升力导纳函数随折减频率的增大有递减的趋势,而对于力矩导纳则呈现出先增后减的趋势,现行桥梁规范中采用Sears函数对∏形断面进行抖振分析存在较大的误差.     

双肢人字形独塔斜拉桥整体温度效应影响研究

为了造型新颖美观,一些市政桥梁设计采用了异形独塔斜拉桥设计,索塔形状设计上也别出心裁,如出现了桥塔纵向布置为"人字形"的异形独塔斜拉桥。为考察此类结构的受力特性,以某双肢人字形独塔斜拉桥为例,采用Midas有限元程序计算分析了在整体温度效应作用下,通过改变桥梁连接方式,对比分析了主梁、主塔与副塔结构的应力分布情况。分析结果表明:主塔、副塔固结或者竖向支撑主梁,结构整体温度效应产生的桥塔最大拉应力发生在在副塔塔底处,且均超过4 MPa;主塔固结,副塔与主梁分离的情况下,整体温度效应产生的应力较小,最大拉应力小于1MPa。即随着副塔塔梁处刚性连接的释放,主塔及主梁的整体温度应力也随之减少。因此,采用主塔与主梁固结,副塔与主梁完全分离的边界形式能有效地减小整体升温作用下桥塔的应力,是较为适宜的桥塔边界形式。     

槽形梁斜拉桥塔梁固结区受力分析及构造细节

某槽形梁斜拉桥塔梁固结区采用预应力混凝土结构,槽形主梁在两侧与塔柱固结、主梁下设横梁与桥塔形成横向框架体系.为研究该槽形梁斜拉桥塔梁固结区的受力特性并验证结构安全性,采用有限元软件ANSYS建立塔梁固结区空间模型,验证模型正确性后分析固结区结构的应力分布情况,并探讨了槽形梁底板上缘与塔柱交接角、槽形梁过人洞与塔柱人洞交接角以及塔柱过人洞折角等构造细节对固结区应力的影响.结果表明:塔梁固结区整体应力满足使用要求,但存在局部应力集中现象.最大主压应力、最大主拉应力分别出现在槽形梁底板上缘与塔柱交接角处及槽形梁过人洞与下塔柱人洞交接角处.构造细节改进后,塔梁固结区应力集中程度明显降低.     

某在役高速公路高架桥的加固设计研究

基于连霍国道主干线某高架桥的病害调查,分析了裂缝损伤产生的主要原因。针对桥梁结构的病害和桥梁实际运营中存在的超载问题,采用了体外纵向预应力弯起钢束和粘钢板、粘贴碳纤维技术相结合的结构加固措施。通过对原结构和加固后桥梁的应力状态分析,所设计的加固方案可以有效地改善该桥梁主拉应力不足的受力状态,有效提高桥梁结构的承载能力。     

刚性索自锚式悬索桥主缆锚固区局部应力分析

以平顶山建设路立交桥——刚性索自锚式悬索桥为工程实例,分别运用有限元计算程序Midas/Civil和Ansys建立其整体计算模型和边跨主缆锚固区梁段的局部计算模型,对锚固区进行空间局部应力分析,研究其受力状态,得出结论:箱梁绝大部分位置的应力均在规范允许范围内,且主梁压应力储备充足;箱梁主梁梁段切开截面端与顶板交接处的正中心位置顺桥向正应力和最大主拉应力均较大,局部超过规范要求,建议在桥梁设计和施工过程中考虑在边跨顶板中心位置配置压重或顶板纵向预应力钢束,防止箱梁顶板开裂;主缆锚固位置处的最大主压应力较大,锚固位置附近的最大主拉应力超限,需要在锚固位置附近局部加强或改变锚固方式;所有倒角部位在施工时应尽量平顺,避免应力集中。     

桥梁结构粘贴钢板加固法系统研究

结合桥梁结构特点,对主梁受弯、受剪和受拉的承载力不足采用粘贴钢板代替增设的补强钢筋,提高桥梁的承载能力。对粘贴钢板加固法的适用条件、材料要求、力学特点、设计计算、构造措施、工序质量控制及加固工程质量检验评定方法等方面进行了系统研究,此外提出的工序和质量控制对实际加固工程具有指导意义。     

无背索曲塔曲梁斜拉桥施工稳定性分析

以某一无背索曲塔曲梁斜拉桥为分析对象,针对桥梁结构特征,采用结构整体静力有限元分析桥梁极限状态及施工关键节点的整体与局部结构静力性能和动力特性,获得桥梁稳定性特征。研究结果表明:极限承载力作用下,桥塔混凝土、桥塔钢板、钢箱梁、边跨混凝土梁应力范围均满足施工标准;恒载作用下,索塔混凝土最大竖向压应力出现在内索塔与墩底连接处,在内塔底部出现最小压应力,主梁最大竖向变形出现在梁顶端位置;活载和风荷载作用下,外索塔在顺桥向荷载下产生最大变形,内塔底部产生局部最大拉应力;连接索塔削弱薄塔处顺桥向和横桥向最大拉应力均较大,因此,在设计施工中需要对该削弱薄塔区进行局部加强,避免出现结构失稳性破坏。     

附加自锚式悬索桥法加固连续箱梁桥效果分析

针对大跨度预应力连续箱梁桥在使用过程中,由于主梁开裂和下挠等病害所造成的桥梁承载力严重不足问题,提出了一种附加自锚式悬索桥法加固方式。该方法的加固结构由桥塔、主缆、吊杆和组合型钢组成,加固时通过改变桥梁的受力状态达到加固效果。以某严重开裂的(72+120+72)m连续梁桥为背景,采用附加自锚式悬索桥法加固该桥,通过有限元计算,考虑不同荷载组合、预应力损失、超载等因素的影响,对比分析了加固前后桥梁结构的力学特性。研究表明:附加自锚式悬索桥法能有效控制主梁的内力与挠度,并抑制主梁裂缝的发展;但在超载作用下主梁中支点截面上缘主拉应力超限,在桥梁使用过程中车辆超载对其损伤的影响应予以重视。     

钢筋混凝土Π形梁桥体外预应力加固技术研究

依托盘古大桥体外预应力加固项目,在主梁病害成因分析的基础上,制定了体外预应力加固钢筋混凝土Π梁的设计方案,并对方案进行了详细验算。对体外预应力施加过程中进行了施工监控,并进行了加固后桥梁的成桥试验。研究结果表明:在预应力张拉阶段,主梁的挠度与混凝土应力在安全可控范围内,验证了加固方案的施工可行性;成桥试验结果表明:加固后桥梁的刚度及应力状况得到明显改善,挠度与应力校验系数均在常见值范围内,加固方案达到了预期效果。     

连续箱梁桥加固技术及加固效果分析

以广州番禺某连续箱梁桥加固为工程背景,采用BRCAD系统分析与规范计算相结合的分析方法,对连续箱梁桥的加固技术和加固效果进行了分析与对比。结果表明,采用主桥箱梁体外预应力加固、墩顶箱梁增设横梁及腹板粘贴钢板封闭加固裂缝带的桥梁加固方案对连续箱梁桥加固效果明显,加固后恒载作用下桥体各截面拉应力及主拉应力有不同程度的减少,主跨及附近两边跨在正常最不利荷载组合作用下,下边缘受拉区域有较大的减少,桥体的极限承载能力有较大提高。     

双悬臂梁桥提载应用研究

通过对服役超过50年的双悬臂∏梁桥病害形成原因的分析,对其结构的安全性进行评估,提出利用小纵梁增设偏置钢骨混凝土梁(SRC)、原主梁粘贴钢板补强以及更换桥面铺装等多种加固措施进行提载的加固方案.计算分析表明,加固后原主梁关键截面的弯矩、剪力值降低23%,主梁承载能力提高38%,荷载等级从汽-13级提高到公路-Ⅱ级,并具有一定超载能力.加固前后的荷载试验表明,多种加固措施能大幅度提高双悬臂∏梁桥的整体承载能力和刚度.     

施工中断多年后箱梁腹板裂缝对结构的影响分析

为了研究施工中断并放置了多年的特殊连续刚构桥箱梁裂缝对桥梁的影响,根据复工前检测的腹板斜向裂缝情况,建立3种不同模型进行数值计算对比分析。研究表明:梁体自重作用下损伤模型和基准模型挠度无明显差异;车道荷载作用于2号跨时,损伤模型Ⅱ、Ⅲ主梁最大竖向挠度、纵桥向最大拉应力均未有明显变化,但纵桥向最大压应力、主压应力增大明显;车道荷载作用于1、3号跨时,两种损伤模型的最大竖向挠度未见有明显变化,但两种损伤模型主压应力、主拉应力增大明显;随着损伤程度的加大,自振频率呈下降趋势,但3种模型在同一阶次的自振频率及振型均无明显变化;综合对比分析可知:现有腹板裂缝对结构整体刚度未见明显影响,但裂缝处应力明显增大,若裂缝继续发展将导致桥梁整体刚度下降、承载能力降低。     

桥梁加固分阶段受力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。粘贴钢板加固一般采用带载加固，其承载力应按两阶段受力构件计算。在基本假设的基础上．针对桥梁构件两阶段受力的特点．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，并给出极限状态加固设计的方法和步骤。     

MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究

为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效性,在某跨径13m的空心板梁桥主梁跨中11m范围内浇筑MPC复合材料进行加固,桥梁加固前与加固后分别进行静载试验,并采用有限元法建立加固前后主梁的有限元模型,分析加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化。分析结果表明:工况1(跨中最大弯矩横向对称加载)、工况2(跨中最大弯矩横向偏载加载)下主梁加固后的挠度较加固前分别降低了13.4%、12.6%,加固后主梁的挠度明显减小;在试验过程中,加固后主梁裂缝未见明显变化,裂缝区应变水平降低,较好地抑制了原有裂缝的发展;工况1、工况2下主梁加固后的应变较加固前分别降低了13.75%、14.79%,加固后主梁受拉区应变显著降低;加固后校验系数改善率最大为13.89%,该加固方法能够有效地提高桥梁的承载力和刚度。     

连续焊接钢板梁桥腹板疲劳开裂分析

建于1972年的美国1-895桥是由7根焊接钢板梁组成的4跨钢桥,2003年3月发现两个主梁腹板开裂:一个在横联连接板处;另一个在横联附近加劲肋处.对开裂腹板进行断口分析、钢材性能试验、断裂力学和有限元分析.断裂力学分析结果表明:高应力状态下的表面裂纹或贯穿裂纹都可导致脆断.采用整体模型和局部模型对3种可能原因进行分析:1)由横向连接系产生的横向力导致腹板间隙变形;2)腹板面内荷载作用下,制造误差引起的腹板不平整;3)起裂点附近焊接引起的残余应力.结果表明以上原因或其组合可导致腹板开裂区域产生较高主拉应力,使裂纹萌生并扩展至脆断.最后还研究3种修复措施,在修复后的桥梁检测中,没有发现其他裂纹,成果可为钢桥疲劳加固设计参考.     

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.     

某四跨单塔自锚式悬索桥施工控制研究

依托四跨单塔自锚式悬索桥工程,在施工阶段和成桥阶段对主塔、主梁、主缆、吊索进行监测,利用Midas/Civil分别建立桥塔安装及吊索张拉有限元分析模型。通过控制计算模型分析得出钢箱梁、桥塔、主缆和吊索的变形和应力均处在安全限值内;模拟吊索张拉过程中的吊杆、主缆的计算索力和设计索力最大差值分别为4.69%和1.73%,验证了模型的准确性。根据现场实测,主塔施工过程中主塔底部及塔腰截面实测应力与理论应力之间的偏差较小;在吊索张拉阶段和成桥阶段,最大吊索索力控制偏差值分别为5.7%和8.2%;主梁控制截面沿程实测应力与理论应力的变化趋势基本一致,最大差值为1.45MPa。结果表明,各工况下实测值与理论计算值的差值较小,均处在安全可控状态,且能够满足成桥后运营阶段的要求。     

超高性能混凝土薄层加固法在槽形梁桥中的应用

预应力混凝土槽形梁桥的主梁连接板在运营过程中易产生开裂病害,为修复桥面板的裂缝,改善桥梁受力,提出超高性能混凝土(UHPC)薄层加固法(在桥面板底部浇筑1层UHPC,与原结构整体受力),以沪嘉高速公路蕰藻浜大桥加固项目为背景,论述该方法在该桥加固中的应用。为检验加固效果,采用ANSYS建立甲式桥面板(槽形主梁连接板)的局部有限元模型进行应力分析,并通过荷载试验分析甲式桥面板加固前、后的受力及变形。通过理论和试验分析可知:加固后,在车辆荷载作用下,甲式桥面板的横向应力降至0.5 MPa以下,UHPC层拉应力为2.5MPa;甲式桥面板的横向应变降低了约65%,竖向挠度降低了约60%;UHPC层的应力实测值与有限元理论值基本一致。说明UHPC薄层加固法可有效改善桥面板受力,提高桥面板的刚度,减小桥面板的挠度。     

青海哇加滩黄河特大桥施工控制

青海哇加滩黄河特大桥为主跨560m的双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,其主梁采用双悬臂拼装架设,并采用单节段拼装浇筑法施工。为提高主梁架设效率、缩短工期,提出一种优化方案——不增加斜拉索张拉次数的两节段拼装浇筑法。为指导施工,使成桥后内力和线形满足设计要求,采用有限元软件MIDAS Civil建立全桥模型,利用正装迭代法对优化方案进行全过程施工及合龙控制分析。结果表明:施工过程钢梁最大应力212.2 MPa,桥面板最大拉应力1.42MPa,斜拉索最小安全系数2.31,塔柱最大拉应力1.6MPa,均满足规范要求;主梁合龙精度控制在3mm内;成桥后索力偏差最大值6.8%,索力均匀,主桥线形误差均在±56mm内,桥梁线形平顺。