现浇空心板梁桥纵向开裂成因分析与试验研究

既有现浇空心板梁桥纵向开裂问题较多,为研究既有现浇空心板桥梁纵向开裂的原因,采用有限元方法,对有较多纵向裂缝的某地方公路现浇钢筋混凝土空心板梁桥进行空间模拟,分析底板厚度、板高、宽跨比对现浇空心板梁桥力学性能的影响。计算结果表明,该空心板桥梁强度和刚度均不能满足规范要求,板高度不够和宽跨比较大是该桥梁出现纵向开裂的主要原因;底板较薄、板高较小、宽跨比较大的现浇空心板梁桥极易出现纵向开裂。随着底板厚度、板高度的增大,跨中最大挠度和横向最大拉应力减小;随着板宽跨比的增大,跨中最大挠度和底板纵向最大拉应力减小,底板横向最大拉应力加大。同时根据试验和分析结果,提出了现浇空心板梁桥纵向开裂的防治措施。     

UHPC铰拼空心板梁桥温度效应监测研究

美国俄亥俄州索拉斯路桥为一座长19m、宽8.5m的简支梁桥,主梁由7片预制预应力混凝土空心板梁铰拼而成,铰缝内填充超高性能混凝土(UHPC)并设置横向钢筋传力杆。为了解温度对该桥的影响,监测夏季温度最高和冬季温度最低时段各构件的应变、温度、位移变化,并与卡车静载试验结果进行对比。结果表明:监测期内,空心板梁、UHPC剪力键和梁中传力杆的应变均与温度呈反向变化;空心板梁挠度、纵向位移和铰缝位移变化均较小;温度荷载对构件横向受力性能影响大于卡车静载;在温度荷载或卡车静载作用下,结构均未出现裂缝,各构件的抗拉强度、界面粘结强度均小于容许值,结构安全;建议在温度较低时进行UHPC施工,确保结构受力更安全。     

铰接板桥铰缝横向预应力加固效果影响因素分析

装配式铰接板桥的铰缝是该类桥型的易损部位,常出现铰缝损伤,损伤发展导致桥面沿铰缝纵向开裂,严重的会导致单板受力。铰缝加固是至今尚未完全解决的技术问题,为合理加固铰缝,该文系统研究了横向预应力筋布置方式、预加力大小及宽跨比对铰缝加固效果的影响。研究结果表明:在跨中、1/4和3/4跨径处各布置一道横向预应力筋能明显改善铰缝的受力性能,再增加横向筋的数量,加固效果增加不明显;随预加力的增加,加固效果提高,在宽跨比小于0.67时,建议预加力采用100kN;随着宽跨比的增大,应适当增大预加力。加固工程实践表明:横向预应力加固后可明显改善铰缝的传力性能。     

装配式空心板梁榫卯结构设计研究

针对装配式空心板梁桥铰缝横向连接易破坏的问题,取消企口式现浇铰缝构造,设计将榫卯连接应用于装配式空心板梁横向连接中,利用相邻空心板梁间的摩擦力和机械咬合力传递剪力,提高横向整体性.榫卯结构尺寸决定空心板梁的受力性能和连接效果,以某高速公路上空心板梁桥为工程背景,采用ANSYS有限元软件进行数值模拟,分析榫卯倾角、宽度、...     

铰缝破坏对装配式空心板桥荷载横向分布影响的分析

铰缝破坏是装配式空心板桥的一种常见病害。为了得到车辆荷载下铰缝破坏程度对荷载横向传递的影响趋势以及每块空心板的最不利受力情况,对一座典型的预应力装配式空心板桥进行了计算分析。通过折减铰缝弹性模量的方法来模拟铰缝的破坏程度;采用影响线加载的方法获得最不利的车辆加载工况,并以主板跨中截面梁底的正应力为参数进行分析。结果表明：在铰缝弹性模量折减到千分之一时,正应力变化不大（铰缝两侧主板错位不大）;而当铰缝弹性模量继续减小时,正应力迅速增大（铰缝两侧主板错位迅速增大）。主板最不利的受力状况为单板受力。     

钢—混组合梁斜拉桥现浇混凝土桥面板关键设计技术研究

为研究钢-混组合梁斜拉桥现浇混凝土桥面板连接界面受力性能及桥面板抗裂性能,以主跨147m的六塔钢—混凝土组合梁矮塔斜拉桥为研究目标,通过数值模拟的方法,对现浇桥面板的钢-混组合梁界面剪力栓钉参数敏感性和现浇桥面板抗裂性能等两方面进行分析研究。结果表明:随着剪力钉间距的加大,剪力钉承担的剪力增大;随着剪力钉刚度的增大,剪力钉承担的剪力增大。在二期恒载和活载作用下,剪力钉横向和顺向剪力分布趋势基本一致,横向剪力均较小,顺向剪力均从梁端向支点处变大;收缩及温度作用下,横向剪力沿跨度方向分布均匀,纵向剪力除端部较大外,跨中处剪力值较小。分析桥面板的抗裂性能时,必须综合考虑桥面板的总体和局部计算结果的叠加效应。     

型钢-混凝土组合加固装配式空心板梁桥铰缝破坏模式及工作性能研究

为解决装配式空心板梁桥铰缝失效而产生单板受力难题,采用型钢-混凝土组合加固(顶板加固法)装配式空心板梁桥铰缝,以浙江省高速公路某13m装配式空心板梁桥为背景,对加固后铰缝破坏模式及工作性能进行研究。采用有限元软件分别建立铰缝局部(试件)有限元模型和空心板梁整体有限元模型,分析破坏状态下铰缝试件的应力特性和裂缝发展情况,计算跨中偏载作用下空心板梁的挠度特性、应力特性以及荷载横向分布系数变化规律。结果表明:型钢-混凝土组合加固能改变铰缝的传力方式,加固后铰缝破坏模式由弯剪破坏变为弯曲破坏;型钢-混凝土组合加固能显著改善铰缝的工作性能,提高空心板梁桥的承载能力以及加载刚度,促进多片板梁的协调变形,有效减小加载区域板梁与邻近板梁的荷载横向分布系数差异,避免出现单板受力;加固后的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数理论计算建议采用刚接板梁法。     

型钢-混凝土组合加固技术在空心板桥中的应用

装配式空心板桥由于铰缝损伤而出现"单板受力"问题,为增强梁板间的横向连接,提出型钢-混凝土组合加固技术,以寿昌江二号桥(装配式预应力钢筋混凝土简支空心板桥)为背景,简述该技术在该桥中的应用。型钢-混凝土组合加固是在沿梁底铰缝两侧设置剪力键,纵向锚贴U形钢板,并在U形钢板和铰缝间灌注高强自密实灌浆料。为检验加固效果,对该桥第2跨进行加固前、后的静载试验。结果表明:加固后该桥跨中应变平均降低20%,挠度平均降低25%以上,桥梁的刚度有所提升;加固后1号板的横向分布系数增大,1号与2号梁板间的铰缝损伤得到修复。实践证明,型钢-混凝土组合加固技术可增强主梁间的横向联系,能有效解决"单板受力"问题。     

空心板深铰缝设计优化研究

空心板铰缝的纵向开裂甚而与预制空心板完全脱离,直接引发空心板梁桥横向联系失效,甚至引起"单板受力",给桥梁结构安全埋下隐患。针对现阶段空心板常用的深铰缝构造,从铰缝的病害成因出发,通过有限元数值模拟分析了空心板梁桥深铰缝在车辆荷载下的空间受力特性,在此基础上提出合理的优化措施,并进一步对优化措施进行计算验证。结果表明,通过合理的优化配筋和铺装层厚度可以提升铰缝抗弯、抗剪承载力,改善铰缝的工作性能。     

装配式空心板桥铰缝局部受力性能研究

对装配式空心板桥铰缝病害、实际工作状况、局部受力性能进行研究,结果表明:装配式空心板桥铰缝损坏是引起桥面铺装纵向开裂、板底横裂、板间错台及单板受力的主因;装配式空心板桥铰缝计算只传递剪力的假定,与实际受力状态不相符,采用弹性支承连续梁法进行计算分析更符合实际受力情况。     

高速公路空心板梁桥的病害统计与分析

基于某地区多条高速公路上530座空心板梁桥的定期检查资料,对空心板梁桥的技术状况、病害类型、病害位置等数据进行统计、归类和分析。结果表明:1)相同运营年限下,装配式(预应力)空心板梁桥比现浇(非预应力)技术状况好;2)病害主要分布在上部结构及桥面系;3)预应力空心板底板纵向裂缝、铰缝失效、支座脱空、伸缩缝失效等病害比较普遍。     

新型空心板铰缝的受力性能

为了克服传统铰缝混凝土无法有效振捣、不具备抗弯和抗裂能力等技术缺陷,设计一种新型空心板铰缝并建立其三维有限元分析模型,对新型空心板铰缝在二期恒载、收缩徐变、温度梯度及车辆荷载作用下的受力性能进行分析,并对实体单元进行内力积分,得到铰缝跨中截面的内力后配筋计算方法。结果表明:荷载作用在铰缝中下部将产生可使铰缝开裂的拉应力,需合理配置纵向钢筋;偏载为铰缝的最不利布载方式,最外侧铰缝为受力最大铰缝。     

山区高速公路桥梁拓宽方式研究

为研究空心板梁桥加宽在接缝结构受力局部承载的特性问题,考虑传统力学分析采用的受力图式和假设与实际结构有一定差异的情况,采用有限元建模的方法进行接缝结构设计的研究.接缝类型为铰接和刚接情况时,重点研究了新旧桥梁差异沉降、差异刚度、局部偏载等因素对拓宽桥梁受力影响.研究结果表明:(1)采用空心板边板翼缘直接刚接的加宽方式,较采用铰缝连接方式能更好地适应下部结构不均匀沉降的影响;(2)新旧主梁的模量差对于刚接缝和铰接缝均有增大横向弯拉应力的影响,采用铰缝连接方式增大幅度较大,采用刚接缝连接方式增大幅度较小;(3)不均匀沉降对横向弯拉应力影响较大,有明显的局部应力分布特性,为预防接缝早期强度破坏,两种接缝处均需要进行钢板加固.     

基于ANSYS的简支空心板桥铰缝受力特性分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对空心板桥铰缝的影响规律,文中以实际工程为背景,采用通用有限元软件ANSYS建立简支空心板桥有限元分析模型,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量和行车荷载来分析简支空心板桥梁铰缝的受力特性。结果表明,铰缝内应力随着铺装层厚度和弹性模量的增大而减小,其中以铰缝竖向剪应力减小最明显;超载能显著增加铰缝内应力,是造成空心板铰缝破坏的最主要原因;增加水平荷载会在一定程度上增加铰缝内纵向剪应力,横向正应力和竖向剪应力基本无影响。     

大铰缝空心板梁铰缝受力特点分析和配筋优化

空心板梁桥是我国应用最为广泛的桥型之一,但是在使用过程中出现一系列病害,以铰缝病害最为突出。现阶段空心板梁桥横向计算采用铰接板理论,认为铰缝只传递剪力不传递弯矩。实际大铰缝空心板梁桥横向既有剪力又有弯矩,计算理论需要改进。利用ANSYS对铰缝各个控制截面受力进行分析,验证了铰缝横向受到很大弯矩,现有设计不能满足要求;提出了铰缝的配筋优化方法,并利用欧洲规范中关于新老混凝土截面承载力计算方法,对铰缝进行纵横向抗弯强度、接触面抗压剪强度进行了验算,表明设计满足承载力要求,达到了优化的目的。     

基于有限元的既有空心板桥铰缝失效影响分析

铰缝失效是既有空心板桥常见的病害。为了分析铰缝失效对既有空心板桥的性能影响,结合某既有空心板桥,从铰缝不完全失效、铰缝完全失效及不同位置铰缝破坏方面分析了铰缝失效病害对该桥荷载横向分布系数的影响。结果表明:铰缝破坏对桥梁上部结构的横向联系具有削减的作用,随着铰缝破坏的发展,单板受力的效应趋于明显;某一道铰缝完全失效,其相邻的几块空心板荷载横向分布系数明显增大,距离其较远的空心板受其影响较小。     

简支空心板桥铰缝受力性能分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对空心板桥铰缝影响规律,以实际工程为背景,采用通用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥有限元分析模型,在模型得到验证的基础上,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量和行车荷载,以此来了解简支空心板桥梁铰缝受力特性。分析结果表明,铰缝内应力随着铺装层厚度和弹性模量的增大而减小,其中以铰缝竖向剪应力减小最明显;超载能显著增加铰缝内应力,是造成空心板铰缝破坏最主要原因;增加桥梁水平荷载对铰缝内横向正应力和竖向剪应力基本无影响,但会一定程度增加纵向剪应力。     

空心板混凝土铰缝抗剪性能试验研究

为了研究空心板普通混凝土铰缝的抗剪性能,设计了测试铰缝抗剪性能的试验.对混凝土铰缝试件施加单调试验荷载,观察在剪力作用下试件受力全过程及破坏形态.试验表明,在试验加载作用下,设置抗剪钢筋的试件会在混凝土块和铰缝的结合面处开裂,而后抗剪钢筋屈服,试件破坏;抗剪钢筋不能提高混凝土铰缝开裂时的抗剪强度,但是试件开裂后能继续承受剪力,并提高铰缝的抗剪承载力.综合室内铰缝试件抗剪试验结果和相关文献研究成果的分析,建议了结合面光滑情况下的混凝土空心板铰缝抗剪强度和承载力的计算公式.     

空心板梁桥铰缝受力特性与破坏模式的试验与理论研究

中国现行空心板梁桥设计方法的核心是铰接板法,该方法在减小计算成本的同时忽略了铰缝的实际受力方式,导致此类桥梁在运营过程中铰缝病害多发。该文将有限元方法和全尺寸模型试验得出的空心板梁桥横向分布结果与现行设计方法采用的铰接板法计算结果进行对比,发现铰接板法在计算空心板梁桥横向分布时存在较大误差,铰缝实际受力方式与设计方法所假设的受力方式有很大区别。最后通过开裂分析和模型破坏试验说明了铰缝开裂的原因。结果表明:铰缝横向受力明显,横向正应力为铰缝开裂的主要原因之一,并非单纯竖向剪力作用。     

桥面铺装协同受力的空心板梁抗弯承载力研究

针对桥面铺装层须与桥梁结构紧密结合并共同受力的问题,提出了考虑桥面铺装层协同空心板受力的预应力混凝土空心板梁抗弯承载力计算方法。基于平截面假定,对桥面铺装层共同参与受力的先张法预应力混凝土空心板进行了分类,推演了适筋梁抗弯承载力计算公式,分析了是否考虑桥面铺装协同空心板受力对空心板梁力学参数的影响,并在实际桥梁工程对含有桥面铺装层的先张法预应力混凝土空心板梁进行抗弯承载力试验。研究结果表明:提出的承载力理论公式计算结果与试验结果吻合较好;带铺装层的预应力混凝土空心板满足平截面假定,铺装层和空心板之间连接紧密未出现脱落和界面滑移,破坏形态为适筋破坏;考虑铺装层与空心板梁协同的作用后,预应力混凝土空心板的中和轴位置上升,抗弯承载力较不考虑铺装层的空心板普遍提高10%以上。