基于单板受力的预应力混凝土空心板桥承载力评定

为了研究处于“单板受力”状态桥梁的承载能力,采用已使用10 a的旧桥预应力混凝土空心板的试验数据,对既有空心板桥的承载力状况进行了评定.分别基于荷载横向分布和单板受力模式进行抗力-荷载效应分析,以确定既有桥梁的承载力.结果表明,“单板受力”削弱了上部结构的整体作用,降低了桥梁的整体承载力,使得上部主要承重构件处于非常不利的受力状态,降低了结构的耐久性和安全性.用现有承载力评定方法对处于“单板受力”状态的桥梁进行承载力评定,为既有不利状态的空心板桥的承载力评估提供很大的参考价值.     

大件运输条件下的空心板桥承载能力评定

为了评定180t重的发电机组能否安全通过一座预应力混凝土简支空心板桥,基于材质与状况检测,利用运输车的实际荷载,对桥梁进行了承载能力检算和静载荷试验。结果表明:空心板的抗弯、抗剪承载力满足、应力与抗裂性均在容许范围以内,荷载试验的应变与挠度校验系数均较小,发电机组能够安全通过此桥。     

预应力碳纤维布加固空心板桥极限承载力全过程分析

对承载能力不满足要求的装配式预应力混凝土空心板桥采用预应力碳纤维布进行加固,为了了解加固后的装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力,利用Midas/FEA有限元软件建立了预应力碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力的全过程分析。研究结果表明:采用预应力碳纤维布对装配式预应力混凝土空心板桥进行加固,可以充分发挥碳纤维布的高强特性,减小钢绞线及混凝土的应力,改善预应力混凝土空心板的受力性能,延缓裂缝的产生;提高预应力混凝土空心板的屈服荷载、极限荷载,使预应力混凝土空心板的承载能力得到提高;增大空心板的刚度,使空心板的挠度明显减小,变形得到有效控制。     

高速公路改扩建既有桥梁承载力评定

通过对高速公路改扩建提高既有道路通行能力和改善运营服务水平已成为我国高速公路建设新常态,但是高速公路改扩建面临既有桥梁使用性能退化及原设计承载力无法满足现行荷载标准等问题,制约了高速公路既有桥梁的充分利用。现依托京沪高速公路(山东段)改扩建项目,选取既有跨径10m、13m装配式PC空心板桥,分别对PC空心板进行了基于技术状况检算的承载力评定和荷载试验的承载力评定,同时进行了抗弯极限承载力试验。根据承载力检算和试验结果得出:高速公路(山东段)改扩建既有桥梁技术状况评定为1类的PC空心板桥,通过加铺15cm整体化现浇铺装层,空心板跨中截面抗弯承载力满足现行荷载标准,支点截面抗剪承载力不满足现行荷载标准,但差值均在5%以内。考虑高速公路改扩建后,既有桥梁主要承受小型车辆荷载作用,其荷载效应远低于现行荷载标准,承载力满足现行荷载标准,可原状充分利用。     

预应力混凝土空心板桥荷载试验分析

结合工程实例,分析了预应力混凝土空心板桥在动静载试验,评定桥跨结构的整体工作状况及承载力水平。     

拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法

为研究拼宽空心板桥荷载横向分布系数的计算方法,首先分别开展采用8,22 cm铺装层的空心板桥足尺模型荷载横向分布试验,接着开展采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥足尺模型荷载横向分布试验,并将试验结果与既有铰接板法和刚接板法荷载横向分布系数的计算结果进行对比分析;最后讨论既有铰接板法和刚接板法的适用范围,进而提出了一种新的荷载横向分布系数计算方法,并探讨拼宽空心板桥的拼接结构刚度取值的合理范围。研究结果表明：既有铰接板法和刚接板法分别适用于计算铺装层厚度较小和较大的空心板桥荷载横向分布系数,但二者均无法考虑不同铺装层厚度对荷载横向分布的影响,为此提出了考虑铺装层厚度影响的荷载横向分布系数计算方法,相应的计算结果与试验结果的偏差仅为2.7%;对于采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥,铰接板法或者刚接板法均无法正确地反映拼宽空心板桥的荷载横向分布规律,为此提出了考虑拼接结构刚度的拼宽空心板桥荷载横向分布系数计算方法,其中新旧桥板高错位布置的拼宽空心板桥拼接结构刚度为不考虑新桥铺装层厚度的刚度,该方法求得的荷载横向分布规律与试验结果的变化趋势一致,相应的计算结果与试验结果的最大偏差仅为5.4%。     

服役15年的先张法预应力混凝土空心板破坏性静载试验研究

为了研究服役多年的预应力空心板实际的受力性能和承载能力,对从一座已运营15年的预应力混凝土空心板桥上拆除下来的单片空心板进行单梁加载试验。采用分级加载的方式进行静载试验,逐级增加荷载,直至受拉区混凝土开裂,桥梁破损。对该空心板在各级试验荷载下的应力、挠度历程和裂缝发展的全过程进行观测和分析;同时使用有限元软件进行理论计算,并将实测值与理论值进行对比分析。研究结果表明:空心板抗裂性不能满足正常使用极限状态要求,空心板实际承载力小于设计承载力,各截面承载力不均衡,在加载过程中沿梁长方向各截面刚度变化不均匀,但在破损阶段却表现出了较好的延性特征。     

超高车辆撞击下预应力混凝土空心板桥损伤机理及撞后承载力研究

为研究超高车辆撞击预应力空心板桥的损伤破坏机理及被撞主梁承载力的变化规律,建立精细的预应力空心板桥-双轴卡车碰撞有限元模型,其中车辆模型采用美国国家碰撞分析中心建立的标准双轴卡车模型,并用足尺模型试验结果对空心板桥模型承载力进行验证.分别考虑车辆速度、载质量、超高高度、撞击角度和混凝土强度等因素,采用显式动力分析软件L...     

纵向裂缝对预应力空心板桥承载力影响分析

既有预应力混凝土空心板桥梁底纵向裂缝是一种较为常见的病害现象,为了分析纵向裂缝对全桥受力性能的影响,从而指导对类似桥梁的养护和加固,对某先张法预应力混凝土空心板连续梁桥进行了正常运营设计荷载下的静力试验及理论分析。结果表明:静力荷载作用下各空心板的静力指标均满足实验规程的要求,纵向裂缝对空心板桥正常运营设计承载力的影响很小;实测梁体横向分布影响线与未开裂截面的理论值较为接近,纵向裂缝对桥梁整体工作性能影响较小;荷载作用下,梁底纵向裂缝开裂两侧剪切效应不明显,对空心板抗扭性能影响较小。     

预应力空心板梁桥加固前后试验对比分析

为准确评定碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆对预应力空心板桥的加固效果,通过荷载试验对加固前后桥梁的承载能力进行评定并对比分析检测结果。结果表明,相同荷载作用下,加固后桥梁挠度减小23.7%,应变减小9.6%,碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固技术能显著提高预应力空心板桥主梁的强度和抗弯刚度,有效改善桥梁的使用性能。     

既有石板拱桥的评估及鉴定方法研究

为了有效提高石拱桥状况评价的准确性,提出针对石拱桥承载能力详细的评估和鉴定计算方法。考虑石板拱桥拱上建筑联合作用、桥梁破损特点及实际运营荷载,对如何建立较为符合实际的桥梁计算模型进行了研究;建立了针对石拱桥的技术状况评估模型,对桥梁各评估元素的初始权重及技术状况评价标准进行初步研究;根据各评估元素状态对其元素权重加以修正并综合确定承载能力检算系数Z1。最后,以实际桥梁工程为背景,给出了计算实例,结果表明本文方法具有较好的工程实用性。     

考虑结构损伤的CFST拱桥极限承载力分析

为研究大跨度钢管混凝土拱桥在结构受到损伤情况下的极限承载力,以某特大桥为例,假定该桥在营运阶段主拱圈拱脚根部截面受到损伤,借助通用有限元程序ANSYS建立相应的空间有限元模型,研究过程中引入考虑套箍效应的钢管内混凝土本构关系,对该类桥型的拱脚关键部位损伤前后,在3种不同工况下极限承载力进行了对比分析,得出了相应的极限荷载系数、破坏模式以及荷载-位移曲线之间的关系。结果表明：在该类结构极限承载力分析过程中,非线性效应十分明显;关键部位的轻微损伤对该类结构的极限承载力有较为明显的影响,但不影响结构破坏的模式;在结构的极限承载力分析中,必须考虑几何与材料的双重非线性特性的影响。     

预应力混凝土简支空心板梁桥静载校验系数分析

以内蒙古呼伦贝尔市境内的上护林大桥为工程背景,在预应力混凝土空心板桥的常规静载试验的基础上,提出断面应变校验系数的概念。结合常规校验系数与断面应变校验系数对该桥的工作状况进行评估,得出该桥横向联系及整体工作状况良好,且断面应变校验系数法可以在类似结构桥梁的荷载试验结果分析中加以推广和应用。     

斜交空心板正截面承载力模拟计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性数值模拟计算,得到了斜交空心板正截面的受力过程、极限承载力以及破坏时混凝土、预应力钢筋的荷载-应力曲线。预应力混凝土斜交空心板的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎破坏4个阶段。通过多种工况的计算比较发现,达到极限状态时截面的破坏形式、极限承载力随荷载形式不同有一些差别,模拟计算得出混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,以此最小的荷载工况为计算依据,提出了混凝土斜交空心板正截面强度计算公式,可供工程设计参考使用。     

整体式空心板连续梁桥的内力增大系数研究

梁桥工程人员在整体式板、箱梁桥设计时一般是根据经验用一个内力增大系数值来考虑活载的不均匀作用,偏安全考虑此增大系数一般粗略地偏大取值。但是在进行桥梁承载力评估时,工作的特殊性要求知道更为真实的内力增大系数值。结合某城市立交中大量采用的空心板连续梁的实际情况,利用通用有限元软件ANSYS进行分析计算,并与一般的平面简化计算方法进行对比,探讨此种桥型内力增大系数取值的合理性问题。     

现浇箱梁桥桥面板受力分析

为了研究现浇预应力混凝土城市桥梁桥面板的受力、 构造及配筋， 以天水市藉口镇藉河大桥工程的3～35 m现浇预应力混凝土梁为例， 采用Midas Civil程序进行桥面板结构计算， 在此基础上提出常规现浇箱梁桥面板的倒角尺寸。计算结果表明: 城市桥梁车辆荷载轴重较大， 且由于新桥涵通规基本组合对车辆荷载分项系数的提高， 以往的小尺寸倒角桥面板在腹板根部抗剪承载力已显不足， 需增大倒角尺寸以满足桥面板抗剪承载力要求。     

拱肋刚度的选取对钢管混凝土拱桥稳定计算的影响

首先介绍了钢管混凝土拱桥线性和非线性稳定计算理论,为了对比不同拱肋刚度计算方法对钢管混凝土拱桥稳定系数计算的影响,以章江大桥为例,分别采用3种钢管拱肋刚度计算方法,使用有限元程序ANSYS对成桥运营阶段第1类稳定和第2类极值点稳定进行了分析。结果表明,考虑几何非线性、材料非线性和初始缺陷的非线性稳定的失稳荷载比线性屈曲计算值要小很多;换算截面法和试验数据法计算结果中的弹性稳定系数和非线性稳定系数比较接近,而采用复合材料法计算结果与两者相差较大;采用试验数据法模拟钢管拱肋刚度计算结果中无论弹性稳定系数还是非线性稳定系数都较为安全。     

客运专线板式轨道轨道板配筋设计的检算方法

在综合我国预应力混凝土结构设计规范和无粘结预应力混凝土结构研究成果的基础上,考虑预应力钢筋的无粘结作用,提出了客运专线板式轨道轨道板的配筋设计检算方法;研究了预应力钢筋数量对轨道板裂缝宽度的影响,结果表明,对于设计速度较低或列车荷载较小的线路,轨道板的预应力钢筋可以适当减少。     

移动荷载作用下公路隧道水泥路面结构力学分析

建立了公路隧道水泥混凝土路面结构的三维有限元分析模型,运用桥梁工程中影响线求法中移动布载方式模拟车辆荷载在路面上真实的运动情况。讨论了不同荷载速度、不同基层模量和基岩模量对轴载移动到板中时板顶最大竖向位移和板底最大拉应力的影响。通过比较动态荷载与静止荷载作用下板底拉应力值和板顶竖向位移值得出,对于公路隧道基岩强度比较大的情况,板底应力动载系数近似为0.5,路表弯沉动载系数近似为1.0。     

横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴压力学性能

横肋波纹板-方钢管(CPST)约束混凝土柱是由横肋波纹板与四角钢管焊接而成,并在腔内浇注混凝土形成的横肋波纹板约束核心混凝土、方钢管与混凝土共同承担轴向荷载构件。为了研究横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱的轴压性能,开展了3根横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴心受压试验。由于横肋波纹板具有较高的侧向刚度,核心混凝土能够得到较好的约束,但波纹板基本不承担轴向荷载,试件最终的破坏形式依次为方钢管局部屈曲、横肋波纹板向外鼓曲、方钢管内混凝土及核心混凝土均被压碎。在此基础上,利用ABAQUS分析了6类关键参数:混凝土的强度、正方形钢管/横肋波纹板的壁厚和抗压强度、钢管的截面尺寸。研究结果表明:如果提高混凝土强度,则抗压承载力提高,而延性降低;方钢管的厚度增加对柱的承载力和延性均有提升;方钢管的强度变高,承载力也随之提高;如果增加横肋波纹板的厚度,则承载力、延性都提高;横肋波纹板强度的变化对承载力影响不大,对延性有所提升;随着方钢管外截面尺寸变大,承载力呈现出提高的趋势。最后,基于Mander等提出的约束混凝土抗压承载力计算公式,通过引入综合影响变量,提出了计算横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱抗压强度的公式,期望为工程实践提供指引。