PPC斜拉桥模型疲劳试验及塑性损伤分析

以某主跨220 m的斜拉桥为研究背景,进行了部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥节段缩尺模型试验,对缩尺模型的混凝土主梁进行部分预应力B类构件设计计算,并依据相关规范进行疲劳试验以模拟实桥疲劳过程,对试验中主梁挠度、斜拉索索力、主梁裂缝长度与宽度进行观测,得到在规范车道荷载下主梁在不同初始损伤时的刚度退化规律,并基于Abaqus软件建立该缩尺模型的混凝土塑性损伤有限元模型,将试验数据与有限元计算结果进行对比。结果表明：主梁在开裂前后,结构整体刚度下降相对较小;试验中主梁挠度、主梁裂缝、索力3个方面的数据,体现出由规范车道荷载换算所得疲劳荷载所造成的结构刚度下降非常有限;缩尺模型的混凝土塑性损伤有限元模型计算结果与试验数据吻合较好,表明混凝土塑性有限元模型能较好地模拟PPC斜拉桥疲劳荷载下的受力特征。     

UHPC加固受损混凝土斜拉桥主梁模型试验

基于超高性能混凝土(UHPC)的优异性能及其在混凝土结构抗弯加固中的应用成果，提出了采用配筋UHPC加固受损混凝土斜拉桥主梁的方法，由此开展了UHPC加固受损严重主梁的混凝土斜拉桥节段模型试验研究，以探究主梁加固后斜拉桥体系的受力性能。试验结果表明：UHPC加固混凝土斜拉桥主梁施工方式整体协同工作性能良好，UHPC层与原混凝土间未发生脱黏破坏；UHPC加固后，主梁开裂荷载较原未损伤主梁提升了79.9%,且UHPC层裂缝呈现数量多、间隙小及宽度细的特征，并可有效抑制原主梁裂缝发展，说明受拉UHPC层显著提高了加固后主梁的抗裂性能；不同主梁裂缝宽度工况荷载作用下，斜拉桥体系变形恢复较好，残余变形很小，且当主梁出现严重损伤时，该体系仍具有很好的受力性能；UHPC加固后，主梁的抗弯强度有一定程度提高，但不控制斜拉桥体系的极限承载力，主梁破坏时斜拉索应力为其极限强度的70.2%,斜拉索仍然具有一定承载力富余；UHPC加固后，主梁严重受损的斜拉桥体系刚度得到有效提升，主梁开裂前体系刚度较未损伤原主梁及灌浆加固后主梁分别提升了11.3%和29.5%;采用UHPC对混凝土斜拉桥主梁进行抗弯加固具有较大...     

混凝土斜拉桥箱梁强受扭损伤试验研究

某大跨斜拉桥主梁采用预应力混凝土箱梁,在施工过程中因火灾烧断主梁一侧9根斜拉索导致主梁强受扭损伤。为研究主梁强受扭损伤后的受力性能,设计制作相似比为1∶4的节段模型进行强受扭损伤模拟试验,并采用有限元程序Abaqus对模型梁的受扭损伤过程进行模拟分析,研究断索后主梁的强受扭损伤状态,评估主梁损伤后的抗扭承载力及索力恢复后的弯曲性能。结果表明:模型梁强受扭损伤后的裂缝宽度、间距和角度与实桥高度相似,与有限元计算的损伤状态也一致;模型梁实测扭转变形与计算扭转变形及实桥控制截面扭转变形吻合较好;实桥断索时主梁所受最大扭矩荷载约为其抗扭承载力的75%;索力恢复后,主梁的抗弯刚度有所下降,但对体系刚度影响有限,可加固修复。     

矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化

文章根据矮塔斜拉桥的结构形式和受力特点,采用钢-混凝土组合梁为主梁,充分发挥钢-混凝土组合梁钢筋受拉、混凝土抗压的性能优点,进一步研究矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化。针对该类桥型确定成桥状态和索力优化的方法,以弯曲能量为目标函数[1]、基于最小二乘法原理和影响矩阵法,确定最优索力(即施工时的合理张拉索力)。利用有限元程序MIDAS/CIVIL2017对以钢-混凝土组合梁为主梁的矮塔斜拉桥进行索力优化,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。通过MIDAS/CIVIL2017对索力的优化,可以更好的发挥出钢-混凝土组合梁较强的承受竖向荷载能力的特点,改善主梁的内力、弯矩、应力分布。     

部分预应力混凝土斜拉桥设计的合理性分析

针对全预应力混凝土结构普遍存在的问题,介绍了部分预应力混凝土桥梁的发展和特点,分析了斜拉桥体系的受力特点,探讨了部分预应力用于混凝土斜拉桥的合理性。通过对某220m主跨的混凝土斜拉桥预应力调整进行部分预应力设计,分析了其正常使用状态受力性能和全桥承载能力,发现设计成部分预应力的混凝土斜拉桥整体压应力水平大幅下降,整体受力性能更为高效合理,从而有效降低混凝土标号,且在出现超载时的斜拉桥主梁裂缝宽度不大,满足受力要求。     

辅助墩对无上横梁双直立塔柱斜拉桥的影响

无上横梁双直立塔柱形索塔对斜拉桥的整体刚度有较大影响,尤其是索塔的横向刚度大大削弱.该文以主跨320 m的预应力混凝土双塔双索面半漂浮体系斜拉桥为研究对象,采用大型有限元软件Ansys建立空间有限元模型,分3种工况(无辅助墩、增设1对辅助墩、增设2对辅助墩)对其进行了静力和动力特性分析.结果表明:设置边跨辅助墩能在一定程度上降低该体系斜拉桥的塔顶水平位移与主梁挠度,对主梁的振动也起到了一定的约束作用,提高了结构的整体刚度,有利于结构的抗震和抗风稳定性.     

大跨径双工字钢组合梁斜拉桥试设计研究

为研究大跨径双工字钢组合梁斜拉桥的适用跨径范围,通过对主塔主梁各尺寸参数的设计,进行大跨径双工字钢组合梁斜拉桥的试设计分析,结合采用Midas/Civil软件建立有限元模型,对单一荷载作用下以及组合荷载作用下的主梁的应力状态和抗风性能进行了计算验证;对主跨跨径600m、700m、800m的混凝土板和钢梁部分受力进行了分析。分析结果表明,大跨径双工字钢斜拉桥满足设计要求,且具有较大的竖向刚度和风致颤振稳定性能,为以后的大跨径斜拉桥设计提供参考。     

混凝土斜拉桥长期性能试验

以广东省惠州市合生大桥为工程背景,现场制作了1∶15的大比例预应力混凝土斜拉桥模型,进行了混凝土斜拉桥模型和混凝土棱柱体试件的徐变试验。基于混凝土棱柱体试件数据,得到了可用于有限元分析的徐变系数计算公式,并建立了考虑体表比的修正模型。结果表明:边跨支座反力基本不变;主跨支座和辅助墩支座的反力随时间呈增加趋势;实测徐变应变在(55~85)×10-6范围内;主梁最大徐变位移3.0 mm;桥塔收缩徐变引起的主梁位移占总位移的30%~60%;主跨的2对尾索索力变化最大,下降约6.5%;用修正模型对模型桥进行分析,其应变、位移、索力等的计算结果与实测数据吻合较好,具有良好的适用性。     

PC斜拉桥体系刚度退化及UHPC加固主梁性能提升研究

为了研究PC斜拉桥主梁受损后体系刚度退化规律及超高性能混凝土(UHPC)加固主梁后体系刚度提升性能,以一座跨径220 m的PC斜拉桥为研究背景,开展PC斜拉桥节段缩尺模型试验,并对破坏后主梁进行裂缝灌浆处置,对比分析原主梁与灌浆主梁结构体系在相同加载工况下的刚度退化规律;基于数值分析方法,探讨PC主梁损伤后处于不同刚度折损情况下,采用不同厚度UHPC材料加固PC主梁对体系刚度的提升性能.结果 表明:斜拉桥体系的刚度下降较梁截面刚度下降迟缓;主梁裂缝灌浆处置后对结构体系刚度提升明显,但很难恢复至未受损之前;随着主梁受损程度的增加,原主梁及灌浆主梁PC斜拉桥体系刚度越来越接近.数值分析结果表明:PC斜拉桥体系的刚度下降较梁截面刚度下降迟缓,这与试验结果相同.同时体系刚度的提升并不随UHPC加固层厚度的增加而线性增加,为使主梁受损破坏后的斜拉桥体系刚度恢复至未受损时,在对主梁进行灌缝封闭处置后,还需采用在受拉侧加固2.660 cm厚UHPC层.     

矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化研究

在研究一般斜拉桥成桥索力优化方法的基础上,针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,依据影响矩阵调值原理,提出了以结构整体弯曲能量最小为目标、以主梁主塔单元的弯矩和轴力以及部分关键节点的位移为约束条件的矮塔混凝土斜拉桥索力优化方法。应用MIDAS/CIVIL2010＂未知荷载系数＂模块,对某混凝土矮塔斜拉桥实际工程进行成桥索力优化。分析结果表明,此种方法可以方便得到满足设计要求的合理成桥索力。