中巴预应力混凝土桥梁上部构造设计异同分析

介绍了巴基斯坦PKM项目中预应力混凝土梁桥上部构造的设计验算,并基于该项目将设计过程与中国规范进行比较,总结两国在桥梁上部构造设计方面的异同点。验算主要包括桥面板和主梁两大部分。桥面板验算依据规范建立公式进行;主梁承载极限通过CSiBridge软件建模进行分析验算。巴基斯坦桥梁的结构计算根据美国规范AASHTO LRFD,车辆荷载依据西巴基斯坦高速公路桥梁规范;桥面板的验算中,除对抗弯、抗剪、裂缝控制进行验算外,AASHTO还要求对桥面板悬臂部分受撞击作用进行验算;主梁的验算应分别对正常使用极限状态和承载能力极限状态进行荷载组合和验算。分析得到:中巴两国规范在计算预应力损失方面基本一致,另外在车辆荷载、裂缝控制、应力验算等方面都存在较大差异。     

预应力混凝土桥梁节段预制干接缝抗剪性能分析

为研究预应力混凝土桥梁节段预制干接缝的抗剪性能,以预应力混凝土T梁干接缝节段作为研究对象,基于混凝土塑性损伤模型,采用ABAQUS有限元软件建立了混凝土梁节段预制干接缝的三维有限元模型,计算分析了模型在荷载作用下的受力性能。结果表明:预应力混凝土桥梁节段预制干接缝在弯剪作用下键齿易开裂;剪跨比对节段梁的承载力影响较大,随着剪跨比的增大而减小;接缝的张开是影响节段梁受力性能的关键因素。我国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范和美国AASHTO规范计算的抗剪承载力与有限元结果吻合较好。     

采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装受力性能研究

为解决现有钢桥面铺装因大面积现浇超高性能混凝土(UHPC)产生收缩开裂,需密集配筋,施工现场需要大量蒸养设备等问题,提出了一种采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装。通过钢-预制UHPC板界面、钢-现浇UHPC板界面和预制-现浇UHPC界面局部模型试验,揭示了采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装各关键界面黏结性能;通过节段足尺模型试验与有限元分析,明确了车辆荷载下采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装的荷载效应。研究结果表明：钢-预制UHPC板界面受拉和受剪破坏均发生于粘胶层与预制UHPC板结合面,法向抗拉和切向抗剪承载力可保守地取5.2 MPa和8.7 MPa;栓钉间距在150~320 mm之间时,栓钉加密对钢-现浇UHPC板界面抗剪承载力影响较小,可根据中国规范进行现浇UHPC板中栓钉承载力的计算,抗剪刚度可保守的取110.0 kN·mm^-1;界面凿毛处理和湿接缝采用蒸汽养护,可使预制-现浇UHPC接缝的抗剪强度分别提升23%和20%,预制-现浇UHPC接缝抗剪强度可保守地取2.4 MPa;在3倍车辆设计荷载作用下,UHPC板以及钢-UHPC板界面的应力均小于容许应力。提出的采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装方案可行。     

预制UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪性能研究

相比现浇混凝土桥面板,全预制混凝土桥面板有诸多优势,能够提高桥梁工程质量、加快桥梁施工速度和降低成本.预制超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)梁和预制UHPC桥面板通过槽口连接形成组合梁是一种新的结构形式,这种槽口式连接的界面抗剪性能会影响全梁整体承载力.通过16个...     

基于随机车辆荷载的大跨悬索桥钢桥面板疲劳损伤评估方法

钢箱梁是大跨径桥梁常用的结构形式，其桥面板一般采用正交异性钢桥面板，在大量交通荷载反复作用下，正交异性钢桥面板易出现疲劳病害。现依托西堠门大桥的状态评估项目，基于桥梁结构健康监测系统中的动态称重系统监测数据，对实际运营车辆荷载进行概率拟合，然后基于随机车辆荷载法对正交异性钢桥面板关键疲劳细节进行疲劳损伤计算，为钢箱梁的养护管理决策提供相应的理论依据。研究表明：西堠门大桥正交异性钢桥面板的疲劳损伤和裂纹处于可控范围内。基于随机车辆荷载模型的钢桥面板疲劳状态评估方法，为西堠门大桥的钢桥面板疲劳养护提供指导，并为境内同类正交异性钢桥面板桥梁的疲劳评估提供借鉴。     

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。     

超声波测量混凝土密实度在桥梁承载力评价中的应用

针对桥梁中箱梁腹板、顶底板预应力筋间尺寸小且配筋密集的部位混凝土不密实现象，依据超声回弹综合法的测强原理，提出混凝土密实度系数的概念。基于概率思想提出了2种桥梁整体密实度的计算方法，通过4片后张法变截面预应力工字梁的超声回弹试验，计算了混凝土梁的密实度，分析了混凝土密实度的分布规律。通过弯曲静载试验，分析了混凝土密实度对桥梁开裂荷载与极限承载能力的影响，给出了考虑密实度的预应力工字梁开裂荷载和极限荷载的计算公式。结果表明，尺寸及配筋会影响混凝土的密实度，混凝土密实度近似正态分布，以均值为中心95％保证率的密实度上下限的表征方法能更好地表征混凝土的密实度，考虑混凝土密实度计算桥梁承载力更加符合实际。     

钢-混凝土组合桥梁承载力可靠度分析

根据编制中国<钢-混凝土桥梁设计与施工细则>的需要,对钢-混凝土组合桥梁中组合梁的承载力进行了可靠度分析,其中承载力包括抗弯承载力、纵向抗剪承载力和竖向抗剪承载力.利用最大熵函数构造的凝聚函数,将分段表达的抗弯承栽力和纵向抗剪承载力集成为一个计算公式,进而计算了钢-混凝土组合梁抗力的统计参数.给出了材料分项系数γ5取1.1、1.15和1.2时3种抗力统计参数的计算结果,其中车辆荷载按汽车一般运行状态和密集运行状态2种情况考虑.可靠度分析结果表明:组合梁抗弯承载力和纵向抗剪承载力的可靠指标比较接近,当γ5=1.15时,一般运行状态可靠指标在5.0～5.9之间,密集运行状态可靠指标在5.4～6.5之间;竖向抗剪承载力的可靠指标较小,当γ5=1.15时,一般运行状态可靠指标在4.1～5.0之间,密集运行状态可靠指标在4.0～5.5之间.     

大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板抗裂技术研究

为解决大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的开裂问题,以某120 m主跨的钢-混组合连续梁桥为背景进行抗裂技术研究。采用MIDAS Civil 2020软件建立大桥空间杆系有限元模型,研究增强配筋技术、后浇成型技术、预应力技术以及抗拔不抗剪连接技术对桥面板抗裂性能的影响,并基于不同抗裂技术的工作原理和效果,提出适用于大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的综合抗裂技术。结果表明：增强配筋技术可以有效控制裂缝宽度,但当配筋率超过0.015后,效果明显降低;采用后浇成型技术,调整混凝土桥面板的浇筑顺序可明显降低成桥时负弯矩区桥面板应力;张拉预应力筋可有效提升负弯矩区桥面板的预压应力水平;抗拔不抗剪连接件可显著降低活载下负弯矩区桥面板应力水平;采取优化桥面板混凝土浇筑顺序、在负弯矩区布置抗拔不抗剪连接件同时施加预应力、增加预应力锚固区的配筋率的综合抗裂技术,可明显降低负弯矩区桥面板拉应力,同时对桥梁结构的其他力学性能无明显影响。     

连续刚构箱梁桥横向受力的数值分析

结合一座预应力混凝土连续刚构桥,对箱梁横向受力进行三维实体数值模拟,通过车辆荷载多工况计算分析,找出车辆最不利布置位置,与作用的其他荷载组合,得到桥面板在不用荷载效应下的横向应力分布。同时建立框架模型作为对比,计算结果表明,桥面板各项应力指标均满足规范要求。     

钢-混凝土叠合板组合梁桥收缩徐变效应分析

钢-混凝土叠合板组合梁桥的桥面板由预制板和现浇板叠合而成，预制板可以为现浇板提供浇筑模板，节省立模工序，加快施工进度。由于预制板和现浇板加载龄期存在差异，混凝土收缩徐变会引起现浇板、预制板和钢梁之间的应力重分布。本文以某市高架快速路（40+55+40m）钢-混凝土叠合板组合梁桥为工程背景，有限元分析结果表明，叠合板组合梁的桥面板收缩徐变应力约是现浇板组合梁的0.82~0.97倍，成桥后钢梁应力前者约是后者的0.80~0.94倍，叠合板对混凝土收缩徐变的“抑制”作用明显。     

钢混组合桥面板的发展概况及设计维护要点

结构优化的少主梁新型组合桥梁体系,对桥面板的跨径,耐久性等提出了新的要求。组合桥面板从历史上单纯以钢板作为模板,发展为合理的利用了钢混两种材料各自的优点,提高了桥面板跨径,减少了重量,加快了施工速度,提高了施工安全性。通过一系列动载和静载试验证明,组合桥面板具有和预应力混凝土桥面板同等级的承载能力和耐久性。组合桥面板制造施工费用与现浇预应力桥面板相近,但工期可缩短30%以上,并且其维护成本低、替换拓宽方便,全寿命费用合理。因此,组合桥面板是值得我国借鉴并在今后进行发展研究的一种结构形式。     

空心板梁桥结构退化规律及其预测研究

通过资料调研整理,总结了上海市公路与城市道路预应力混凝土和普通钢筋混凝土梁桥结构的常见病害特点,运用统计方法建立了空心板梁桥结构技术状况退化曲线和结构状况变化的预测模型。结果表明:空心板梁桥主要病害类型为主梁混凝土碳化、钢筋锈蚀,主梁混凝土裂缝,铰缝损伤,支座综合病害,伸缩缝损坏、墩台顶渗水,混凝土表层缺陷;至2014年底,上海市各区域桥梁技术状况指标BCI平均值为92.4,总体技术状况良好;预应力混凝土和钢筋混凝土空心板梁桥大致分别在20 a和15 a桥龄时结构状况退化为三类(C级)。     

上海市防汛能力建设调查及评价

上海位于长江入海口,低洼的地势使得上海遭受台风、暴雨、高潮、洪水(俗称“四碰头”)的袭击后易成灾,多年来上海已建设抵御灾害的防汛体系,且发挥了积极的作用。在对上海防汛能力建设体系开展调查的基础上,分析存在问题和不足。同时,结合科学的层次分析法理论构建评价指标体系,为后续防汛能力建设的进一步优化提供依据。     

预应力混凝土连续大箱梁桥设计

以某实际工程项目的预应力混凝土连续大箱梁桥结构为背景,依据相关技术标准及工程条件,介绍大箱梁的结构构造、纵向设计以及局部分析要点,对预应力混凝土连续大箱梁桥设计进行研究,对设计过程中箱梁的尺寸、钢束布置及纵向计算进行总结,并对横梁、桥面板计算提出设计细节。在设计阶段考虑了横向倾覆的稳定性,保证了桥梁结构的安全性和适用性,以供类似工程参考借鉴。     

无背索斜拉桥钢-混凝土组合脊骨主梁的关键受力分析

根据无背索斜拉桥中大悬臂钢-混凝土组合脊骨主梁的结构和受力特点,采用空间有限元法分析了混凝土桥面板徐变对组合脊骨梁内力分配的影响、钢箱梁扭转效应、组合悬臂挑梁受力及荷载横向分布、桥面板剪力滞效应等几个关键性受力问题,并利用外国规范验算了钢箱梁承压板的局部稳定性。由分析可知,混凝土徐变导致脊骨梁中钢箱梁应力增加,混凝土板应力下降;钢箱梁的扭转翘曲正应力可达到弯曲正应力的10%;大悬臂组合行车道板的横向分布计算取3片梁模型即可,且施工中采取预弯措施可防止组合挑梁的混凝土板受拉开裂;《本四桥规》中承压板容许应力计算公式约具有2.0的安全度;混凝土行车道板的剪力滞效应明显,塔梁固结处的行车道板还出现了负剪力滞现象。上述结论可为同类结构设计提供参考。     

П形截面主梁斜拉桥剪力滞效应分析

以温州某∏形截面预应力混凝土梁斜拉桥为背景,采用数值计算方法,通过分析自重、斜拉索索力、预应力、对称活载及其组合作用下的剪力滞效应问题,研究该种桥型主梁剪力滞系数的分布规律。结果表明,∏形断面在单项荷载作用下的剪切变形从梁肋向两侧逐渐减小,且轴向力作用能减弱剪力滞效应;在作用效应组合下,截面出现负剪力滞现象,这亦为同类桥型设计应注意的问题。     

预应力混凝土低高箱梁桥承载能力分析

预应力混凝土低高箱梁桥在桥梁工程中被推广使用,但其承载能力研究相对滞后.本文讨论了预应力混凝土低高箱梁承载能力计算方法,将箱梁沿截面竖向划分条带,根据箱梁截面内外力平衡,引入混凝土和预应力钢筋的本构关系,可以对低高箱梁进行承载能力全过程的非线性分析.对30m预应力混凝土低高箱梁进行了全过程非线性分析,并将计算结果和试验数据进行了对比,二者基本吻合,说明计算方法正确,计算所得结果可对这种梁的承载能力有更深入了解,为以后该种梁的设计和应用提供可靠的理论依据.     

大跨钢桁拱钢-混组合桥面板极限承载力试验

为评估钢一混组合桥面板结构在公路荷栽作用下的极限承载力,对其进行极限承载力性能试验研究。根据圣维南原理,选取正负双向弯矩受力的立柱区部分桥面板作为实桥的有限元分析模型,并试验制作了2个等尺模型试件A和B,用于考察钢一混组合桥面板正负双向弯矩区的极限承载力性能。试验结果表明：模型A混凝土板被拉坏,工．字钢上下翼缘板、腹板以及纵向钢筋始终未屈服,PBL、钢底板以及横向钢筋均在破坏之前屈服,模型A的破坏荷载为1750kN;模型B混凝土板被压坏,PBL在破坏之前屈服,模型B的破坏荷载为2200kN。研究结果可为钢一混组合桥面板极限承栽能力设计计算提供参考。