同济路立交桥空心板梁桥加固方案比选

上海同济路立交桥空心板梁在运营多年后出现了纵向贯穿裂缝及大量铰缝破坏,为修复桥面病害,提出了常规加固方案(厚11cm的普通混凝土铺装层)与超高性能混凝土(UHPC)薄层加固方案(厚8cm的普通混凝土铺装层+厚3cm的UHPC铺装层)2种加固方案。为选择合理的加固方案,采用有限元分析软件MIDAS FEA建立了局部及全桥模型,分析了2种方案下空心板梁的破坏模态和桥面铺装层应力,并进行了悬臂梁模拟加载试验。结果表明:UHPC薄层加固方案可以大幅提高结构的极限承载力,较常规方案铺装层的承载力提高85.5%,且能够保持板梁的横向整体受力。因此,该桥选择UHPC薄层加固方案进行维修加固。     

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。     

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。     

化学注胶处治铰缝病害受力分析

针对板式桥梁经常出现的铰缝病害,文中以近年来出现的桥下化学注胶方法为研究对象,以京石高速公路K244+039小桥为工程实例,结合现场实测数据,对板式桥梁在原桥完好、加固前(病害桥)、加固后3个不同时期的受力状态进行分析。分析可知,用化学注胶加固板梁铰缝后,板梁间横向荷载传递能力得到了加强,增强了各板梁共同受力能力,提高了桥梁整体的承载能力。     

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。     

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.     

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。     

装配式空心板钢横隔板抗弯数值模拟与破坏机理研究

针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,在空心板间形成钢横隔板结构传递板间荷载。为了掌握新型空心板连接结构的抗弯受力性能,试设计新型空心板桥,在其跨中顺桥向选取单位长度形成横桥向的梁式结构,建立其纯弯加载的有限元模型。为验证开孔钢板在铰缝处弯曲性能模拟的正确性,另外建立了设置开孔钢板的组合梁负弯矩试验模型,利用已有试验结果验证开孔钢板在弯曲受力下数值模拟方法的正确性。研究结果表明,在装配式空心板钢横隔板连接构造受力性能数值模拟中,钢板与混凝土界面法线方向的接触模拟采用硬接触,贯穿钢筋与混凝土的接触关系采用嵌入的模拟方式可以得到较好的效果;空心板钢横隔板结构在荷载作用下的受力机理为:首先由铰缝接触面受力,当接触面达到承载力部分破坏后,由未破坏的铰缝接触面和开孔钢板与贯穿钢筋组成的榫结构受力,直至破坏。     

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。     

某宽幅空心板桥上部结构病害诊断及处治

某预应力钢筋混凝土宽幅空心板桥在运营10多年后,上部结构出现较多病害,如梁板底面出现1条以上纵向裂缝,桥面铺装沿铰缝纵向开裂,铰缝混凝土部分脱落,伸缩缝处混凝土破损、渗水严重,桥面铺装露骨严重等.对该桥病害产生原因进行诊断分析,提出相应的处治方法,并对其分别进行加固前后静动载试验.结果表明,桥梁上部结构的整体性能比加固...     

板梁桥面薄层沥青混凝土铺装的应用研究

针对空心板梁桥的铰缝极易破坏的特征,文中提出压缩沥青混凝土铺装层,增加水泥混凝土调平层厚度,并优化防水粘结层的设计要点。室内试验表明,薄层沥青混凝土具有良好的路用性能,应力吸收层作为防水粘结层的抗剪切强度高达2.68 MPa。最终推荐采用双层钢筋网的水泥混凝土调平层+复合改性沥青应力吸收层+单层复合改性沥青混凝土的薄层板梁桥面铺装组合形式进行桥面铺装的维修,取得良好效果。     

桥梁板结构优化试验研究

对不同荷载等级作用下,由三种不同铰缝构成的梁桥板的挠度、应变、裂缝及其发展和破坏进行观测,研究梁桥板铰缝的受力,分析采用不同铰缝,荷载在桥梁板上横向分布特征,并最终确定最佳的一种铰缝,为设计和维修铰缝提供科学的依据.     

桥梁板结构优化试验研究

对不同荷载等级作用下,由三种不同铰缝构成的梁桥板的挠度、应变、裂缝及其发展和破坏进行观测,研究梁桥板铰缝的受力,分析采用不同铰缝,荷载在桥梁板上横向分布特征,并最终确定最佳的一种铰缝,为设计和维修铰缝提供科学的依据.     

重载条件下小跨径简支板桥的横向铰接能力分析

通过对高速公路小跨径简支板桥的重车加载实验,发现铰缝设计、水泥混凝土桥面铺装层厚度和桥面钢筋网等因素,决定了小桥涵上部梁板的横向铰接能力。在重载车辆的反复作用下,传统的小几何尺寸接缝将会出现铰接能力衰减,甚至丧失铰接能力,导致车轮直接作用的梁板出现挠度过大,单板受力的不利状况,影响整个桥梁结构的使用寿命和安全通行。因此,应进一步加强高速公路小跨径板桥的铰缝设计和施工质量控制。     

装配式连续板梁桥铰缝病害受力分析

装配式板梁桥由于其预制、安装、施工工艺简单、工程造价较低等优点,在中小跨径桥梁中得到了广泛应用。随着后期运营时间的增长和通行荷载的日益繁重,板梁桥不可避免地经常出现铰缝方面的病害。文中以某高速公路K137+835中桥为工程实例,结合现场实际检测,对板梁桥病害桥梁(出现铰缝病害)加固前后两个不同时期的受力状态进行分析。分析得知,采用注胶法加固板梁桥铰缝,可加强梁板间的横向荷载传递能力,增强各梁板共同受力,提高桥梁的整体承载能力。     

单板受力桥梁铰缝注胶加固法及效果评价指标

为解决板梁桥单板受力加固需要中断交通施工问题,以及为加固后效果评价提供依据,介绍一种不中断交通加固单板受力桥梁施工工艺——铰缝注胶加固法,并提出铰缝注胶加固效果评价指标。采用跨中最大挠度来表征板梁挠度指标,结合挠度规范限值,定义绝对挠度减小率、相对挠度减小率、挠度损伤度等加固效果评价指标,并结合一座6×25m单板受力的空心板梁桥工程实例进行铰缝注胶加固效果评价。结果表明:铰缝注胶加固法具有很好的时效性,桥梁加固后梁板挠度明显减小,桥梁刚度提高,基本消除了安全隐患,达到了很好的加固效果,实现了不中断交通加固单板受力桥梁的目的。     

钢筋混凝土简支T梁桥加固后承载性能试验研究

为了解钢筋混凝土梁桥采用梁底粘贴钢板、梁顶增设铺装层等加固措施后的受力性能,依托某废弃钢筋混凝土简支T梁桥开展研究。通过将该桥T梁的加固措施部分或全部拆除得到4个T梁试件:未加固梁、梁底粘贴钢板加固梁、梁顶增设铺装层加固梁、同时粘贴钢板与增设铺装层加固梁,分别对各T梁进行静力试验,研究其裂缝发展过程、荷载～挠度曲线及承载性能。结果表明:采取不同加固措施后,T梁的开裂荷载、极限荷载及极限挠度均明显增加,但增设铺装层加固后梁的开裂荷载和极限荷载提高的幅度更大,粘贴钢板加固后梁的极限挠度提高幅度更大;增设铺装层加固更有利于提高梁的正常使用性能及承载力,粘贴钢板加固更有利于提高梁体延性,同时采用粘贴钢板与增设铺装层加固时效果最优。     

空心板梁桥超高性能混凝土(UHPC)铰缝弯剪受力性能研究

受普通混凝土(NSC)材料性能限制，空心板梁桥混凝土铰缝病害频发。在铰缝位置应用具有超高力学性能和良好界面黏结性能的超高性能混凝土(UHPC),可使铰缝受力性能得到明显改善，从而减少甚至避免铰缝病害的发生。首先通过数值模拟方法，得到了不同工况下装配式空心板梁桥铰缝截面的最大弯剪比；接着，为研究不同铰缝材料对结构在弯剪耦合作用下的主要开裂形态、承载能力和荷载～挠度响应的影响，对NSC铰缝试验梁(N—N)、UHPC铰缝试验梁(N—U)两组铰缝梁模型开展了三点静力加载弯剪试验；最后通过建立有限元模型，探究了不同弯剪比及铰缝结构形式对铰缝梁结构受力性能的影响规律。试验结果表明，所有铰缝梁均在铰缝与预制构件的交界面处发生初次开裂；与N—N试件相比，N—U试件初裂荷载和极限荷载分别提高了477%和104%,且N—U试件的刚度及抗裂性能均显著强于N—N。数值分析表明，与常规型铰缝相比，采用键齿形、倒T形、工字形铰缝及其组合结构形式的梁的初裂强度显著提高，构造优化的铰缝形式可以更好地确保各梁间的整体性。     

空心板铰缝质量对活载横向分布影响的实体模型空间分析

装配式混凝土简支空心板桥采用企口混凝土饺联结形成整体,共同承受车辆荷载。然而,由于种种原因空心板铰缝失效,导致传荷能力下降甚至形成单板受力,造成梁板的过早损坏,大大缩短桥梁使用寿命。本文采用MIDAS FEA空间计算分析软件来模拟板块和铰缝混凝土,通过铰缝参与工作的有效截面的变化来对比分析车辆荷载作用下不同铰接质量空心板内力的分布情况。     

桥面补强层加固法系统研究

介绍了桥梁铺装层改造中当主梁或桥面板承载力不足,刚度不够,或铰接梁、板的铰缝不能有效传力时,采用的适用于中小跨径桥梁的桥面补强加固法特点,从其适用条件、材料要求、力学特点、设计计算、构造措施及工序质量控制等方面进行了系统研究,可操作性强,对实际桥面补强加固工程具有指导意义。