现浇桥面湿接缝C65膨胀混凝土配合比试验研究

江津观音岩长江大桥为结合梁桥,为防止桥面板湿接缝在约束条件下产生裂缝,该桥面板湿接缝要求采用微膨胀混凝土,以补偿混凝土的收缩、徐变。试验通过测试膨胀混凝土掺不同的膨胀剂及同种膨胀剂在不同掺量条件下的限制膨胀率,比选出桥面湿接缝混凝土所要采用的配合比、膨胀剂类型及其掺量。     

GFRP桥面板在公路桥梁上的应用

GFRP桥面板是用玻璃纤维复合材料制成蜂窝状断面,再在上下面各贴一层FRP板形成T形断面的上翼缘,与下方的钢工字梁(或混凝土工字梁)复板共同受力。其抗风化、抗腐性能备受用户青睐;它的轻质、高强性能是最具吸引力的钢筋混凝土替代材料。这种桥面板可用于新建公路桥,也可用于更换旧桥面。由于它的自重仅为钢筋混凝土的1/5,更换旧桥面后,相当于提高了桥梁的承载能力。     

钢-UHPC组合桥面板湿接缝界面处理方式

针对钢-UHPC （Ultra-high Performance Concrete）组合桥面板湿接缝处混凝土界面人工凿毛困难的问题,提出环氧树脂处理和高压水枪凿毛等新型界面处理方式。为了检验采用涂刷环氧树脂、高压水枪凿除细骨料和高压水枪凿除粗骨料处理后湿接缝的抗裂性能,进行了UHPC湿接缝足尺模型的轴心受拉试验,并与不设湿接缝的桥面板进行试验对比。通过比较不同界面处理后的UHPC名义拉应力-应变曲线及UHPC名义拉应力-裂缝宽度曲线,分析了3种湿接缝的开裂荷载、裂缝分布,揭示了不同界面处理下的接缝受力机理。试验结果表明：3种界面处理方式的湿接缝破坏形式相同,均是首先在新旧混凝土交界面上出现初始裂缝,随着荷载增加裂缝逐渐发展至贯通,UHPC退出工作,最后钢材受拉屈服达到极限状态。界面采用环氧树脂处理、高压水枪凿除细骨料、高压水枪凿除粗骨料的试件开裂荷载分别为不设湿接缝试件的53.7%、92.2%、81.9%,高压水枪界面处理的湿接缝比起环氧树脂处理的湿接缝具有开裂晚、裂缝发展慢的特点,且高压水枪凿除细骨料比高压水枪凿除粗骨料的界面处理方式更优。通过试验证实了新旧混凝土交界面是桥面板的最薄弱位置,且2种高压水枪凿毛的界面处理方式均能够满足实桥荷载作用下桥面板的抗裂强度要求,在施工条件允许的情况下推荐使用高压水枪凿除细骨料的界面处理方式。     

轻质微膨胀混凝土在拱桥加固中的应用研究

将自行研究配制的轻质微膨胀混凝土应用于拱肋的加固。推导出了膨胀剂作用下组合截面应力重分布计算公式,并考虑收缩、徐变的效应,对加固后的拱圈应力进行了计算,并与实测值进行了比较。此外,通过荷载试验检验,说明轻质混凝土完全可用于桥梁的主要承重结构。     

美国公路钢桥桥面板损伤研究

为了解美国公路钢桥钢筋混凝土桥面板维修养护管理现状,特别是融雪剂导致的桥面板损伤,对加利福尼亚州交通局、美国联邦公路管理局、罗格斯大学、新泽西州交通局、纽约市交通局等部门在公路钢桥桥面板损伤研究方面做出的成就进行了总结。美国在防止混凝土桥面板损伤方面采取了一系列措施,如:钢筋采用环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋、镀锌钢筋等耐腐蚀材料;混凝土桥面板采用密实性高的混凝土(高性能混凝土等),表面采用聚酯聚合物混凝土和乳液改性混凝土铺装层;表层的铺装层施工前,填充混凝土表面的裂缝;开发了无损检测混凝土桥面板的机器人RABITTM;桥面板底面采用埋入式钢模板,防止混凝土剥落等,以期对防止钢筋混凝土桥面板损伤和维修养护管理有参考作用。     

LC50轻质高强混凝土研发及工程应用

轻骨料混凝土密度小,可减小结构自重,降低桥梁恒载,能有效解决桥梁改扩建工程中新旧桥高程不一致的问题。针对轻骨料混凝土和易性差、泵送性差、强度低,轻骨料易上浮等问题,采用高强陶粒及空心玻璃微珠,研发出工作性能、力学性能及泵送性均良好的LC50轻质高强混凝土,并基于试验提出轻质高强混凝土材料设计的基本方法。通过LC50轻质高强混凝土在邳苍分洪道特大桥中的成功应用,对轻骨料混凝土在桥面铺装中的施工技术及工艺要点进行总结,为轻骨料混凝土在桥梁改扩建工程中的应用提供参考。     

预制钢-混组合桥面板组装式连接静力及疲劳性能试验

桥梁建造由装配化向组装化的转换是未来桥梁工程发展的方向,钢-混组合桥梁是一种与工业化、组装化高度契合的结构形式;活性粉末混凝土等超高性能水泥基材料的应用为钢-混组合结构桥梁的轻型化和组装化提供了新的契机与挑战。提出基于高弹模和高韧性混凝土-粗骨料活性粉末混凝土的预制桥面板及板间组装式连接结构（CSL）,从而减轻结构自重、改善预制桥面板间的连接性能,实现桥梁结构的组装化作业,提升桥梁的建造质量和速度。通过四点弯曲试验考察预制粗骨料活性粉末混凝土桥面板及其干式连接结构的结构行为,分析加载全过程挠度的发展特点,探明极限承载能力及疲劳性能。静力试验结果表明：通过CSL连接而成的桥面板具有优异的变形能力和弯曲韧性,破坏均发生在粗骨料活性粉末混凝土板内,CSL的抗弯极限承载力高于粗骨料活性粉末混凝土桥面板;CSL的钢混连接面处弯曲初裂应力值不小于9.0 MPa,接近粗骨料活性粉末混凝土的弯曲初裂应力,并具有良好的裂缝约束能力。疲劳试验结果表明：CSL中的钢结构应力幅较小,经过800万次疲劳加载后,CSL连接桥面板未发生疲劳破坏,桥面板间连接焊缝应力幅仅26.8 MPa,不会出现疲劳破坏;CSL中的预加力对连接结构的静动力性能具有重要影响。     

装配式公路钢桥FRP桥面板研究

FRP材料具有轻质、高强和耐腐蚀的特点,在桥面板中得到了广泛应用。结合近年FRP桥面板的发展现状,研究提出装配式公路钢桥FRP桥面板方案,并进行了有限元分析计算,为FRP桥面板的研制提供了理论依据。     

钢板-混凝土空心组合桥面板疲劳性能试验

对7块钢板-轻骨料混凝土空心组合桥面板和2块钢板-普通混凝土空心组合桥面板进行了疲劳试验研究,主要考察了疲劳荷载作用下组合板中钢管的布置形式、疲劳荷载幅值、疲劳荷载上下限、疲劳加载次数及混凝土材料特性5个关键因素对空心组合桥面板疲劳破坏形态、疲劳刚度退化、疲劳动力响应及疲劳强度等疲劳性能的影响。结果表明:2种钢管布置形式的空心组合桥面板的疲劳破坏形态都是底部钢板发生疲劳断裂导致整体失效破坏;组合桥面板疲劳循坏加载次数主要由疲劳荷载幅值控制,与疲劳荷载上限关系不明显;钢板-普通混凝土组合桥面板疲劳性能优于钢板-轻骨料混凝土组合桥面板;组合桥面板疲劳破坏主要是由于底部钢板疲劳断裂破坏所致,在组合桥面板中未发现组合桥面板组合作用的明显疲劳破坏现象;组合桥面板疲劳寿命计算主要为底部钢板疲劳强度计算,可以采用基于疲劳荷载幅值方法所建立的钢结构疲劳寿命理论进行计算。     

斜拉桥Π形主梁桥面板纵向裂缝成因分析

某桥为2×122.5m独塔斜拉桥,主梁为Π形截面预应力钢筋混凝土梁,该桥建成于20世纪90年代,经过多年运营,50号混凝土桥面板普遍出现纵向裂缝。为研究裂缝成因,采用有限元软件计算各种荷载作用下Π形梁桥面板的横向应力,通过荷载试验实测Π形梁桥面板的横向应力和纵向裂缝开展情况,并进行对比分析。结果表明:自重荷载不是桥面板产生纵向开裂的因素;汽车荷载对桥面板纵向开裂有一定的影响,但不是主要原因;按85规范温度梯度计算,桥面板底面未出现横向拉应力,按2015规范正温度梯度计算,桥面板底面拉应力达4.46 MPa,超过现行规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中有关C50混凝土的抗拉强度设计值,85规范关于温度梯度荷载的规定偏不安全,是导致桥面板纵向开裂的主要原因;横隔梁预应力对桥面板纵向开裂的影响较小。     

挪威主跨3700m悬索桥研究

挪威计划在2个码头之间修建一座主跨3 700m的悬索桥,该悬索桥主缆和桥面板拟采用纤维增强聚合物(FRP)轻质材料,并对桥面板做特殊设计,使其具有较高的极限拉伸强度及极低的单位重量。采用有限元软件对不设中间墩的设计方案进行计算分析。结果表明,与采用钢材相比,主缆和桥面板采用FRP材料,主缆的重量减少至75%,桥面板重量约305kg/m2,比钢桥面板轻;桥面板竖向挠度、横向变形、应力均满足规范要求;主缆变形、应力均满足规范要求;FRP材料后期养护少、使用寿命长。     

预制桥面板湿接缝的受力特性研究

为了对比研究不同界面处理方式后的预制桥面板高强韧性无收缩钢纤维混凝土湿接缝的受力特性,分别对采用直接浇筑、丙烯酸聚合底涂剂、人工凿毛、人工凿毛+丙烯酸聚合底涂剂四种界面处理方式后的预制桥面板湿接缝进行四点弯折试验,分析不同界面处理方式后截面的荷载-应变曲线。同时结合有限元模型,对预制桥面板的受力情况进行计算与分析。结果表明:采用人工凿毛和涂抹丙烯酸聚合底涂剂的截面处理方式能显著提高预制桥面板湿接缝混凝土的抗开裂性能;通过对有限元模型的计算分析可知,预制桥面板无论初始、极限荷载加载阶段,其湿接缝区域在Y方向的位移最小,X方向的应力均为最大。     

天津海门桥混凝土桥面板维修设计

海门大桥为简支下承式栓焊桁架桥,是我国早期开启桥中跨度最大、提升高度最高的直升式公路桥,其甲乙型跨采用的钢筋混凝土桥面板经过多年使用,破损严重。介绍该桥维修设计方案,即根据提升式开启桥的特点,参考相关规范,将桥面板厚度适当增加,采用开孔板作为剪力连接件,加强钢梁和混凝土桥面板的联系。     

粗骨料活性粉末混凝土性能及应用研究

为拓宽超高性能混凝土(UHPC)的应用领域,南京五桥钢-混组合主梁选用UHPC桥面板,并引入粗集料,形成粗骨料活性粉末混凝土桥面板。通过研究不同坍落扩展度下混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的变化,并采用实际生产线设备对预制板生产进行工艺验证,确定坍落扩展度控制在430～460mm之间最能满足质量要求和工厂化生产的施工控制建议。     

武汉二七长江大桥6×90m钢-混组合连续梁设计

为满足武汉二七长江大桥非通航孔深水区行洪、景观等要求,采用结构简单、受力合理及施工便捷的设计思路对非通航孔深水区桥梁进行设计。该深水区桥梁采用6×90m钢-混组合连续梁结构,主梁由下层的钢槽梁和上层的预制混凝土桥面板通过剪力钉连接而成。综合考虑施工环境及多种方法的优缺点,并通过计算确定采用升降主墩及临时墩支承高度的方法降低支点负弯矩区混凝土桥面板拉应力;预制桥面板按带裂缝工作的钢筋混凝土构件设计,横向为整体;从便于施工的角度细化了钢槽梁的构造;桥面板与钢槽梁间采用纵向结合方式,剪力钉数量根据受力变化范围分段布置。     

碳纤维筋喷浆法在桥梁加固中的理论研究及工程应用

针对钢筋混凝土梁桥出现的主梁、横隔板以及桥面板板底裂缝、腐蚀和剥落露筋等病害,文章提出采用碳纤维筋喷浆加固法修补钢筋混凝土结构,通过对碳纤维筋喷浆加固法的作用机理和理论计算研究,确定出桥梁加固受力部位及控制要点,并对实际桥梁的加固效果进行验证。     

新型玻璃纤维增强复合材料——轻木夹心桥面板概念、设计及试验验证

描述了位于瑞士贝克斯(Bex)的阿旺松(Avanon)桥梁的概念、设计和试验验证。通过采用轻质玻璃纤维增强复合材料(GFRP)夹心桥面板与钢主梁进行胶黏结的方式,因施工造成的交通中断时间比传统混凝土现浇方式缩短了近40d(节省约80%的时间),且实现了双车道的扩展。通过半整体式的设计方案,可实现沥青层从桥台至桥面板的连续铺装,从而避免了伸缩缝的使用及简化了维护工作。带有轻木夹心的桥面板在结构性能上满足所有设计准则的要求,包括使用和承载能力极限状态和疲劳性能,然而桥面板尺寸很大程度上取决于选取和采用的设计准则。对于阿旺松桥,德国和英国准则提供了最保守的材料系数,而荷兰准则最不保守;欧洲准则介于两者之间。计算刚度时的材料系数选取会影响桥面板的组成和材料用量。     

CFRP筋混凝土桥面板抗弯性能试验研究

为了提高桥梁的耐久性,本文研究了一种新型CFRP筋混凝土桥面板。通过抗弯性能试验,研究了不同配筋率的CFRP筋混凝土新型桥面板的荷载位移关系、抗弯承载力、CFRP筋应力分布、混凝土应变分布等。试验结果表明,FRP筋与混凝土粘结效使得CFRP筋桥面板具有部分塑性破坏特征,CFRP筋桥面板与钢筋混凝土桥面板相比,具有相似的截面变趋势和应力分布,符合平截面假定。CFRP筋混凝土板的弯曲破模式由CFRP筋与混凝土的粘结强度控制。     

粗骨料活性粉末混凝土预制桥面板湿接缝受力性能研究

粗骨料活性粉末混凝土(CA-RPC)桥面板是一种新型高性能桥梁构件,文中对其结构行为开展试验研究和数值仿真分析。对带湿接缝CA-RPC桥面板试件和无接缝桥面板试件进行四点弯曲加载的对比试验,得到全过程荷载-位移曲线;在三维有限元模型中通过引入牵引-分离本构关系,进行加载全过程数值仿真分析。研究表明,相比于整块预制桥面板,带湿接缝的CA-RPC预制桥面板的抗裂性、极限承载能力,以及延性均有所降低;有限元模型中材料特性和接触关系的合理设置,可较好地模拟CA-RPC预制桥面板的力学性能。结合试验结果和相关规范,提出了CA-RPC预制桥面板及其湿接缝区域的抗弯承载力计算方法。     

无粗骨料UHPC预制桥面板高温蒸养施工技术

本项目的UHPC桥面板采用的是“不含粗骨料+高温蒸养”的模式,其施工技术应用在国内尚属首次,无论在预制生产线建设、钢筋及模板施工还是混凝土浇筑养护等各方面都具有其自身的特殊性,极具创新性、挑战性和重大研究意义。结合山东沾临黄河特大桥主桥上部结构桥面板预制施工,着重对UHPC预制桥面板施工工艺及施工技术进行分析,并对相应施工工序关键点及注意事项进行阐述总结。