新型组合桥面结构接缝力学行为研究

RPC-钢组合桥面结构进行现浇施工时,由于RPC硬化速度快,需分先后顺序依次浇筑,势必存在新旧混凝土结合面。由于该处RPC不连续,将大大影响RPC-钢组合结构的整体抗弯拉性能,导致桥面板过早开裂。文中提出隼式接缝结构,利用其能够传递拉力的特性,配合较高的纵向配筋率,来共同改善新旧RPC结合面处的裂缝状况。本文设计了2组小梁抗弯试验,旨在探明组合桥面板受弯过程中隼式接缝结构能否有效改善结构受力状态,发挥约束裂缝发展的能力。结果表明:隼式接缝结构具备一定的约束裂缝能力,RPC结合面处开裂应力也有小幅度提升,约为普通混凝土的2~3倍。     

曲线波形钢腹板箱梁竖向弯曲自振特性

为精确计算曲线波形钢腹板简支箱梁的竖向弯曲自振特性,考虑箱梁剪力滞和剪切变形双重效应,在假设箱梁翼板纵向位移函数的基础上,运用能量变分法和哈密顿原理推导了曲线波形钢腹板简支箱梁的弯曲自由振动微分方程,得到其竖向弯曲自振频率的解析解;建立有限元模型,将分析结果与推导的理论公式计算结果加以对比,并分析了跨径比、宽跨比和高跨比对竖向弯曲基频的影响。研究结果表明:本文竖向弯曲自振频率公式的计算结果与有限元分析结果差值在9%以内,且比初等梁理论计算精度高;剪力滞效应和剪切变形均削减了曲线波形钢腹板简支箱梁的刚度,使其竖向弯曲自振频率与初等梁理论的计算结果相比有所降低,同时考虑2种效应可能使竖向弯曲基频降低25%以上。剪力滞效应对竖向弯曲基频的影响随着跨径比和宽跨比的增大而增大,而高跨比变化时影响略有减小;剪切变形对竖向弯曲基频的影响随着宽跨比和高跨比的增大而增大,而跨径比变化时影响保持不变。对于不同参数取值的曲线波形钢腹板简支箱梁,竖向弯曲基频的剪切变形影响系数变化范围为5%～25%,而剪力滞效应的影响系数一般小于10%。在分析曲线波形钢腹板箱梁动力性能时应考虑剪切变形;当跨径比小于0.4,宽跨比小于0.1时,可忽略剪力滞效应的影响。     

铁路新型标准混凝土箱梁预应力锚固区力学行为精细化研究

标准混凝土箱梁在我国铁路建设中得到了广泛应用。铁路应用某新型标准混凝土箱梁,采用单排大吨位的预应力锚固形式,共计在梁端设置了17个预应力锚固区。相较于武广客专等应用的双排预应力钢束标准混凝土箱梁,其腹板预应力锚固区的局部应力分布及精细化力学行为值得进一步研究。通过建立新型标准混凝土箱梁空间有限元模型,考虑材料的非线性行为,对箱梁端部预应力锚固区的局部应力场及裂缝开展高精度计算分析。研究结果表明：预应力钢束张拉过程中锚固区混凝土最大主压应力位于N6(腹板最上部预应力钢束)的喇叭口边缘,为33.45 MPa;最大主压应力小于其抗压极限强度值,集中在喇叭口的环向范围内,整体呈现区域小、收敛快的分布形式;标准混凝土箱梁的主拉应力值随预应力钢束张拉不断增大,其中N3(腹板最下部预应力钢束)区域的主拉应力变化最为显著,张拉完成后,锚固区混凝土最大主拉应力达到了混凝土抗拉极限强度,主要分布于锚垫板四周,最大裂缝出现在N6锚垫板上边缘的两角处,裂缝宽度为0.088 mm。混凝土封锚可有效降低预应力锚固区的开裂风险,但在实际服役环境中仍应对此区域进行重点关注。     

新型波形钢腹板组合箱梁畸变效应

为研究新型波形钢腹板（CSW）组合箱梁的畸变效应,以板梁框架法和位移法为基础,建立单箱多室新型CSW组合箱梁的畸变控制微分方程和边界条件,得到畸变正应力解析解,并采用有限元法检验推导结果的正确性。应用推导结果对比分析新型CSW组合箱梁与传统CSW组合箱梁的畸变性能,以及截面高度、箱室宽度和钢底板厚度对新型CSW组合箱梁畸变效应的影响。结果表明：解析解计算得到的畸变正应力与有限元模型计算的结果吻合较好,畸变角的变化规律与有限元模型计算结果一致;与传统CSW组合箱梁相比,新型CSW组合箱梁的畸变翘曲刚度减小了38.89%,畸变框架刚度减小了71.84%,抗畸变能力减弱;随着截面高度和箱室宽度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角和跨中畸变双力矩均逐渐增大,且箱室宽度的影响更为明显;随着钢底板厚度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角逐渐减小,跨中畸变双力矩逐渐增大。     

客运专线30m箱梁预制过程力学行为分析

以某预制梁场的30 m箱梁为研究对象,应用有限元软件Midas FEA模拟箱梁在预制过程中预应力张拉情况及存梁时承受25 m箱梁叠放情况,对30 m箱梁局部出现的过大应力和叠梁后的应力、变形进行了分析。经分析,张拉预应力过程中,箱梁内侧拉应力较大位置与实际裂纹位置相同;叠梁后,25 m梁对该箱梁的力学影响较小,可忽略不计。     

盾构竖向姿态的组合预测模型研究

由于盾构施工过程中盾构姿态演化的复杂性,单一预测模型很难实现较为精准的预测,提出了一种基于BP神经网络和支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)的盾构竖向姿态组合预测模型.首先,利用经验模态分解将盾构竖向姿态时间序列分解为有限个固有模态分量和剩余分量;其次,在分别建立不同分量的粒子群优...     

竖向温度梯度对箱梁受力的影响

为验证客运专线时速250 km的32 m简支箱梁的使用性能,选择4孔梁进行现场预制和试验。在梁体预制过程中顶板底面中心产生了顺桥向裂缝,裂缝在白天、夜晚呈现明显张合趋势。为分析竖向温度梯度对裂缝的影响开展了试验及理论研究。研究结果表明:存梁期间日照引起的竖向正温度梯度是桥面板裂缝产生的主要原因;裂缝主要影响结构的使用耐久性,对受力影响较小。建议有砟箱梁设计时充分考虑轨道铺设前竖向温度梯度的影响。     

客运专线连续箱梁竖向温差取值探讨

为研究客运专线箱梁竖向温差荷载对结构受力的影响,对比分析美国、英国、日本及中国四种不同桥梁规范给定的非线性日照温度曲线,结合3跨变截面连续箱梁实例,计算不同桥梁规范非线性日照温度下结构截面的温度应力,表明我国铁路规范规定的温差荷载对结构使用阶段受力影响相对较大。结合我国客运专线桥梁结构实际情况,考虑桥面轨道结构对桥面温差的折减效应,提出我国客运专线箱梁桥竖向温差选取的建议。     

竖向偏心荷载作用下悬臂箱梁畸变效应研究

在改进的箱梁畸变效应解析理论基础上,用能量变分法建立畸变控制微分方程,根据边界条件推导出两端设置横隔板的悬臂箱梁在竖向偏心均布荷载作用下的畸变效应计算式.通过有限元软件ANSYS对所推导公式的正确性进行验证.结合数值算例详细分析参数变化对悬臂箱梁畸变效应的影响.研究结果表明:高宽比对悬臂箱梁畸变翘曲正应力的影响程度大于...     

斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

研究了斜拉桥中波形钢腹板箱梁在成桥状态下的力学特性。以新密市溱水路波形钢腹板箱梁斜拉桥为工程实例,通过有限元计算与分析得到主梁的竖向位移、波形钢腹板的剪应力、混凝土板的正应力和竖向挠度、主梁的纵向正应变、混凝土板的应力传递等各项力学规律。结果表明,波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高方向近似均匀分布;波形钢腹板的竖向变形在整个主梁的竖向变形中起主要作用;波形钢腹板的纵向正应变小于混凝土板;按波形钢腹板承担全部剪力的传统理论进行结构设计偏于保守。     

箱梁竖向预应力钢筋的施工工艺探讨与改进

结合工程实践,通过对箱梁竖向预应力精轧螺纹钢筋的关键施工技术,在安装预埋、张拉、注浆等过程的施工工艺进行分析,探讨如何在常规施工工艺上进行合理改进,防止竖向预应力损失和管道堵塞,如何解决注浆困难等问题。     

提高高腹板箱梁竖向预应力压浆畅通度的研究

现阶段我国大跨连续箱梁桥普遍采用纵横竖三向预应力体系,其中竖向预应力的使用增强了腹板的抗剪能力,防止裂缝的产生。但在实际施工过程中,竖向预应力常常出现压浆不密实的情况,不能使预应力筋与梁体混凝土牢固粘结为整体,还会引起预应力筋锈蚀,从而影响预应力梁的寿命。本文根据长湾澧水大桥竖向预应力筋施工方案,总结了如何提高竖向预应力孔道压浆畅通度,可为类似工程提供参考。     

考虑翼板局部弯曲及剪力滞效应的波形钢腹板组合箱梁挠度分析

在位移场中引入挠度1阶导数考虑翼板局部弯曲,添加剪力滞强度函数和截面转角计入翼板剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形,基于能量变分原理获得波形钢腹板组合箱梁的控制微分方程,进而推导包括挠度在内的综合考虑翼板局部弯曲、剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的位移变量解析解,并分析翼板局部弯曲和剪力滞效应对不同高跨比、腹板高度占比、宽跨比、板宽比组合箱梁挠度的影响。结果表明：该解析解能较精确地计算组合箱梁的挠度;忽略翼板局部弯曲和剪力滞效应将导致组合箱梁的挠度计算结果误差过大;对于波形钢腹板组合箱形连续梁,不考虑翼板局部弯曲和剪力滞效应,跨中挠度将分别被高估13.0%和低估7.0%;剪力滞效应对翼板与波形钢腹板间的剪力分配几乎无影响,翼板局部弯曲会显著降低波形钢腹板剪力承担比,大大减小梁体挠度;剪力滞对挠度的放大效应随宽跨比的增大而增大,而翼板局部弯曲对挠度的减小作用随着高跨比和宽跨比的增大及波形钢腹板高度占比的减小而显著提高;翼板局部弯曲和剪力滞效应对连续梁挠度的影响比简支梁更大。     

波纹钢腹板预应力混凝土箱梁弯曲性能试验研究

通过对波纹钢腹板预应力混凝土箱梁10 m模型试验梁的设计及制作,介绍该类型箱梁的制作过程,试验梁成型后对其进行加载试验,用试验结果分析波纹钢腹板预应力混凝土箱梁的弯曲受力性能,结果表明:在弹性范围内,箱梁挠度值与荷载增长呈线性关系;采用带孔嵌入型连接的腹板与上下混凝土翼缘板的连接效果较好;翼板之间的变形符合平截面假定;集中荷载作用下,箱梁呈现典型的剪力滞效应;弯矩主要由顶板与底板承担,腹板只承受剪力.同时,研究成果能为下一步的工程应用提供参考依据和实践经验.     

保证箱梁桥竖向预应力筋有效预应力的探讨

研究目的:通过理论分析、试验、实践,研究混凝土箱梁腹板内竖向预应力筋预应力损失大、作用效果差的成因,提出对策与措施,以保证竖向预应力作用效果,避免腹板出现主拉应力裂纹。研究结论:设计中,对竖向筋控制应力与屈服强度的比值进行控制;计算由锚具变形和缝隙压缩等引起的预应力损失时,取1.65 mm的回缩值;增加由锚垫板安装误差引起的预应力损失,并取3.3 mm的回缩值;考虑混凝土和水泥浆水化热引起的预应力损失,施工中重视施工工艺的改进和完善;控制锚垫板安装倾角误差,做到"两平一直",控制锚垫板与螺帽的夹角在1°以内;使用扭矩扳手拧紧螺帽,对32和25竖向筋的锚固扭矩分别取1 200 N.m和600 N.m;采取二次张拉和超张拉工艺;前段梁与后段梁连接处的4组竖向筋与后段梁的竖向筋同步张拉。     

剪力滞对箱梁弯曲刚度影响的分析

在薄壁箱梁剪力滞变分法原理的基础上,提出一种可以考虑剪力滞与梁弯曲刚度耦合影响的箱梁剪力滞效应的有限梁段方法,导出相应的有限单元公式。该方法在梁段单元每节点上采用两个剪力滞自由度,以适应不同的剪力滞位移边界条件。分析简支梁和悬臂梁两种不同边界形式的箱梁在均布荷载和集中荷载等不同荷载条件下的剪力滞系数和考虑剪力滞影响的梁的挠度,并与相应的变分法解析结果作对比,验证本方法的有效性和可靠性。算例结果表明,剪力滞对梁弯曲刚度的影响是明显的,且梁的刚度越大,这种影响的比例就越大。     

部分预应力混凝土组合箱梁设计

叙述部分预应力混凝土构件的设计准则，详细分析了部分预应力混凝土组合梁各个受力阶段的受力状态，并通过工程实例说明部分预应力混凝土组合梁的经济性以及在城市道路建设中的应用前景。     

波纹钢腹板连续组合箱梁静载试验研究

波纹钢腹板组合箱梁对混凝土和钢材和的受力特点进行了综合利用,具有明显的优势,已在铁路上投入到实际应用中。在波纹钢腹板连续组合箱梁静载试验的基础上,对波纹钢腹板连续组合箱梁的结构受力性能进行了深入研究。研究结果表明:波纹钢腹板连续组合箱梁的边跨梁的变形具有滞后现象,中跨弯曲变形随荷载的增加呈线性增加。试验梁各观测截面测点纵向应变符合"拟平截面假定"。随着荷载等级的增加,试验梁的体外预应力增量呈线性增加,变化趋势与中跨跨中挠度趋势相似。试验梁中跨观测截面界面剪切滑移值基本相同,中跨1/4截面剪切滑移值大于中跨跨中截面,且中支座截面剪切滑移值接近于零。研究结果可为波形刚腹板连续组合箱梁的工程应用提供技术参考。     

混凝土箱梁桥竖向预应力失效原因分析及对策

通过对混凝土箱梁桥竖向预应力失效的原因进行分析认为,一方面是采用有粘结的高强精轧螺纹钢筋作为竖向预应力筋,施工工艺要求高,难以符合设计要求;另一方面是设计规范中关于竖向预应力抗剪强度计算之规定也不完善。建议采用无粘结的预应力钢绞线作为竖向预应力筋,提出新的抗剪承载力计算公式等,并探讨这些对策在施工与设计中的优越性。