空心板桥火灾后结构承载能力试验与安全性评估

该文针对某空心板桥火灾后的技术状况进行了现场检测与损伤评估,研究探讨了火灾对中小跨径空心板桥结构性能的影响。在现场检测桥跨结构火灾后技术状况的基础上,通过实桥静载试验,掌握了火灾后桥梁的实际结构受力状况及实际承载能力,对火灾后桥跨结构的安全性进行了评估。结果表明,火灾后部分板梁实际承载能力降低,已不具备承受预定设计荷载的强度。     

火灾下PC箱梁的损伤评估与加固设计

大嶝大桥第五联桥跨(4×35m预应力混凝土连续箱梁)因火灾受损,火损范围为靠桥台跨12m左右的箱梁底板、腹板和翼缘板。为恢复该桥使用功能,利用超声波检测技术、模态试验方法对桥跨结构混凝土的火损波及范围、深度进行了现场检测试验,同时利用ANSYS有限元软件建立该桥跨三维和二维有限元火损分析模型,进行桥跨火损过程仿真分析,结果表明:有限元仿真识别的损伤范围、深度与现场检测结果吻合良好。在此基础上提出分别对底板、腹板及翼缘板采用粘贴钢板和增设预应力碳纤维板等加固修复措施。加固后桥跨超声波检测、静动载试验结果表明,桥跨结构静、动力性能得以恢复,承载能力达到设计要求。     

板刚度损失对空心板桥荷载横向分布系数的影响

基于损伤板对空心板桥荷载横向分布系数的影响,建立修正的铰接板法计算公式,并计算出单板受损的空心板桥的荷载横向分布系数,与实测横向分布系数和无损伤有限元模型计算出的横向分布系数进行对比。通过空心板桥有限元模型,模拟计算出抗弯、抗扭刚度不同、损伤程度不同及损伤板位不同对荷载横向分布系数的影响。     

聚合物改性混凝土加固空心板桥荷载横向分布理论及试验研究

为了解采用粘贴聚合物改性混凝土(MPC)加固空心板桥的效果,及加固后空心板桥荷载横向分布情况,以横向由4片空心板梁组成的空心板桥为研究背景,对加固后空心板桥的横向分布计算方法进行研究,并结合实桥加固后荷载试验结果进行对比分析。研究结果表明:采用MPC加固后的空心板桥荷载横向分布影响线较加固前平缓,桥梁横向整体受力性能显著提高;采用MPC加固后的主梁结构可以传递弯矩,传统的铰接板梁法已不能满足此种加固方法的横向分布计算,提出的修正刚接板梁法及修正G-M法可用于加固后该类型桥梁横向分布计算。     

既有预应力混凝土空心板桥承载力的检测与评定

针对目前既有预应力混凝土空心板桥承载能力评定方法的不足,结合工程实例阐述了对既有预应力混凝土空心板桥进行承载力评定的方法,提出了承载力评定的检测指标,介绍了检测内容、检测方法和检测结果。根据结构表观质量检查结果、材质状况检测结果和活载调查结果,引入承载能力恶化系数、截面折减系数和活载影响修正系数,分析了考虑截面损伤的抗力-荷载效应对比。结果表明,在考虑横向分布的情况下,所检测的试验板在荷载作用下,能够有效地保证结构的安全性和可靠性,并有一定的安全储备,较好地验证了规范方法的合理性和有效性,可为既有钢筋混凝土空心板桥的病害调查分析、承载能力技术状况评定和加固设计提供参考价值。     

火灾下混凝土空心板温度场及损伤规律研究

为分析火灾下混凝土空心板温度场分布变化,研究其结构受火损伤规律,从服役多年的空心板桥上截取长2.6 m的梁段,按ISO 834标准规定的升温曲线对其进行180 min的明火高温试验,通过预埋温度传感器实测获得空心板梁段温度场随受火作用时间的分布变化规律。在此基础上,结合统计得到的混凝土热工参数代表值、火灾试验升温加热过程和空心板实际受火热边界条件,对梁段的温度场进行有限元数值仿真分析,并将温度场理论计算结果与实测结果进行比较,分析温度场计算偏差的主要原因,探讨温度场有限元模型参数合理取值。采用300℃、500℃和800℃等温线法分别计算火灾下空心板的截面缩减系数。基于最小二乘法拟合得到空心板截面缩减系数与受火作用时间关系,对其火灾下截面损伤进行多项式量化。研究结果表明：空心板内部在试验前期升温速度较快,后期趋于平缓;同一时刻下,空心板内部温度沿梁高方向非线性递减,且梯度逐渐降低;空心板温度场有限元数值仿真结果与实测结果接近;所提出的热工参数代表值合理;空心板截面高度对其受火损伤范围影响不大;火灾下混凝土空心板截面缩减系数随受火时间呈二次抛物线递减,并随梁高递增。该研究成果可用于类似桥梁火灾下的温度场仿真分析和损伤状况评估。     

考虑局部损伤的斜交空心板承载能力分析

根据预应力混凝土空心板斜交跨线桥受到车辆撞击后所引起的局部损伤程度,结合横向铰接斜交空心板桥受力特点,建立局部损伤的斜交空心板有限元模型,对其损伤后结构受力性能进行分析,评估车辆撞击引起桥梁结构局部损伤对其承载能力的影响,可为相应的工程实践提供有价值的参考。     

空心板桥火灾后喷射混凝土-粘贴钢板耦合加固施工关键技术研究

为了研究基于火灾后空心板的承载力评估和诊治处理施工方案,提出了空心板底板喷射混凝土-粘贴钢板耦合加固方案,采用ABAQUS分析了简支空心板底板的局部温度场应力状态,以13跨简支空心板桥为研究背景,制订了针对性的加固比选方案并最终确定最优化施工方案,并基于Eurocode规范对全桥承载力进行了承载力分析和评估。新计算结果表明,火灾后结构的整体抗弯刚度可满足要求,随着火灾部位保护层剥落,钢筋锈蚀会影响结构的耐久性,桥梁正常使用极限状态承载力会受到较大影响,需要对结构进行耐久性加固。喷射混凝土能快速加固受损的混凝土结构,截面损伤补偿后,粘贴钢板可以提高结构的抗弯刚度储备。其研究成果及关键应用技术给桥梁加固工程提供较好的参考价值。     

砼梁桥典型病害实用长期观测方法研究

装配式空心板桥、T梁桥及箱梁桥等砼梁桥在运营过程中表现出一系列具有普遍性的典型病害,影响了桥梁的使用和安全。文中针对空心板铰缝、墩柱倾斜、墩台不均匀沉降和支座脱空等变形类病害及主梁裂缝、横隔板开裂等裂缝类病害,提出了方便养护工程师操作的实用观测方法,实现对桥梁已有典型病害的长期持续观测。     

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。     

不同墩柱形式的城市高架桥抗震性能研究

为研究不同墩柱形式对城市高架桥抗震性能的影响,选择合适的城市高架桥墩柱形式,依托3跨连续城市高架桥,采用SAP2000建立有限元模型,通过非线性时程分析结果对4种墩柱形式下城市高架桥的抗震性能进行分析。研究结果表明：城市高架桥双柱式桥墩设置盖梁和系梁会增大桥墩的横向刚度,使结构横向振动周期变小;桥墩设置盖梁和系梁会增大纵向地震作用下桥墩的受力;桥墩设置盖梁和系梁可以改变横向地震作用下桥墩的受力分布,使墩身弯矩变小,但会使剪力增大;盖梁和系梁的设置对摩擦摆支座和墩梁相对位移影响较小。研究成果可为同类型桥梁抗震设计提供参考。     

预应力混凝土空心板桥在特重车通过时结构性能安全评定

以一质量达400 t的特重车通过预应力混凝土空心板梁桥项目为背景,通过现场对桥梁检测、静载试验,评估了桥梁的整体强度和刚度。结合试验结果,运用桥梁专用有限元分析软件分别建立梁体模型及盖梁墩柱模型进行结构承载能力验算,并参考现有文献对空心板铰缝抗剪强度进行相应验算。综合桥梁现状及有限元验算结果,对空心板梁桥提出安全评定结论,确保了特重车安全通过桥梁。     

先张法空心板底板纵向裂缝产生原因与影响研究

通过对某高速公路空心板梁桥底板纵向裂缝进行荷载横向分布系数测试、支座压缩试验、纵向裂缝剪切测试和静载试验,分析空心板底板纵向裂缝产生原因及对桥梁结构整体受力性能的影响,并提出裂缝维修加固处理建议.     

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。     

板端支承条件对无梁板桥受力性能的影响

为了解板端支承条件对无梁板桥受力性能的影响,以双跨无梁板桥为例建立三维实体模型,利用ANSYS程序进行有限元分析,分析板端与桥墩在简支、固结等不同条件下的挠度及应力分布规律,得出边墩固结无梁板桥整体挠度小、板端与墩柱结合处应力大的结论。     

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%。     

基于GA算法的刚接空心板优化

对辖区规定桥跨和桥宽的空心板桥进行接缝刚化设计,建立了基于GA算法的刚接空心板优化框架与流程,优化分析包括顶板厚度、主梁片数、湿接缝宽度和厚度。使用有限元软件对优化后的刚接空心板梁桥进行验算,分析了刚接空心板梁桥的性能,以及通过试点桥进行验证。结果表明:优化后的刚接空心板梁桥能够满足规范要求,湿接缝可施工性强,而且荷载横向分布系数和横向连接处受力均呈现出明显的规律性。     

空心板桥设置横隔板对桥面铺装层力学性能的影响

以装配式预应力混凝土空心板桥为研究对象,利用有限元程序Midas/Civil建立空心板桥空间实体有限元计算模型,在对称荷载与偏载作用下,分别对无横隔板、端部设置横隔板、端部与跨中均设横隔板3种情况下的装配式预应力混凝土空心板桥的桥面铺装层进行力学性能分析,以了解空心板设置横隔板后对桥面铺装位移及应力分布的影响.计算结果...     

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。     

广清高速公路桥梁空心板拼宽方案受力分析

广(州)清(远)高速公路实施改扩建,其桥梁段相应也要拓宽。文中阐述了空心板桥梁拼宽原则,提出了桥梁拼宽方案及计算参数。以新华高架桥连续3跨16m预应力混凝土空心板为例,对不同拼宽方案建立有限元模型,并进行结构内力计算和性能对比分析,最后推荐桥梁拼宽采用独柱墩+盖梁刚接+桩顶设系梁方案。