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。     

大边梁加固旧桥的模型试验研究

针对大边梁加固旧桥方案，根据模型相似理论，设计和制作了桥梁加固模型；并对模型进行荷载试验，得到荷载作用下各主梁挠度分布规律。本文提出新的不等刚度梁桥跨中荷载实测横向分布系数的计算方法，简化了实测横向分布系数计算过程。模型试验表明，大边梁加固桥梁后，大边梁承担的荷载比理论计算值还理想，从而证明该加固方法可行。     

横向加固空心板梁桥荷载横向分布计算方法与试验研究

为简化横向预应力加固后小铰缝空心板梁桥荷载横向分布系数的计算,针对其加固特点,将加固后的空心板梁桥比拟为正交异性板,并通过纵、横向刚度计算的假设,提出修正的G-M法预测并分析此类加固后桥梁的荷载横向分布;同时分别以2座典型空心板桥为背景,利用所提出的修正G-M法和有限元数值法分别进行分析,并与静载试验数据相对比.结果表明:所提出的修正G-M法计算的荷载横向分布系数与有限元法所得结果平均相对误差在6％以内,与试验值相符;对边梁的计算结果,修正G-M法较试验值大3.9％,有一定安全储备;所提出的修正G-M法合理、可行,可作为计算该类桥梁加固后荷载横向分布的一种简化方法.     

MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究

为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效性,在某跨径13m的空心板梁桥主梁跨中11m范围内浇筑MPC复合材料进行加固,桥梁加固前与加固后分别进行静载试验,并采用有限元法建立加固前后主梁的有限元模型,分析加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化。分析结果表明:工况1(跨中最大弯矩横向对称加载)、工况2(跨中最大弯矩横向偏载加载)下主梁加固后的挠度较加固前分别降低了13.4%、12.6%,加固后主梁的挠度明显减小;在试验过程中,加固后主梁裂缝未见明显变化,裂缝区应变水平降低,较好地抑制了原有裂缝的发展;工况1、工况2下主梁加固后的应变较加固前分别降低了13.75%、14.79%,加固后主梁受拉区应变显著降低;加固后校验系数改善率最大为13.89%,该加固方法能够有效地提高桥梁的承载力和刚度。     

基于MPC复合材料进行钢筋混凝土实心板梁桥加固

不中断交通运营条件下的桥梁快速加固新材料、新技术、新工艺是从事公路桥梁科研、管理和设计施工工程技术人员所面临的重要研究课题之一。以MPC复合材料为载体,以京开高速公路技术改造项目为依托,利用该种新材料进行了实心板钢筋混凝土梁桥加固的设计、施工和加固前后荷载实验等应用技术研究。研究结果表明,基于改性MPC复合材料进行实心板钢筋混凝土梁桥加固新方法不仅可切实提高原梁的承载能力、减少裂缝的扩展速度、实现不中断干线交通运营条件下的快速维修加固,还具有良好的社会经济效益。     

损伤桥梁荷载横向分布的数值法研究

桥梁的横向分布状态,是评价桥梁状态的重要手段之一。然而针对损伤桥梁的荷载横向分布关系的研究,对桥梁的评估及加固技术具有非常重要的经济及社会意义。通过建立损伤桥梁的力学模型,分析梁体刚度的变化对桥梁荷载横向分布的影响,通过模拟分析力学模型,得到桥梁荷载横向分布的各内力值,并同试验结果进行对比分析,最后将所得的数值同各变量的理论数值进行对比,得出各变量的校验系数,进而得出该荷载等级下桥梁的工作状况系数,达到对该桥承载力和正常使用状态进行评估的目的。     

钢筋混凝土空心板梁桥加固前后的破坏性荷载试验研究

首先针对服役35年的钢筋混凝土空心板梁进行了现状调查研究,然后,实施了原梁、常规加大截面法和本论文提案的利用MPC复合材料加固新方法等3种情况(共计9片梁)的原大尺寸破坏性荷载试验,得到了跨中挠度、截面应变等力学参数与荷载的关系。最后,通过不同极限状态(混凝土开裂、钢筋屈服和极限状态)条件下承载能力的分析比较,验证了利用MPC复合材料进行钢筋混凝土空心板桥梁加固新方法可切实提高原钢筋混凝土空心板梁的极限承载能力,为MPC复合材料在钢筋混凝土空心板桥梁加固工程中的应用提供了必要的技术支撑。     

旧桥拓宽加固中荷载横向分布系数的变化规律

为研究荷载横向分布系数在拓宽扩建后的公路桥梁中的变化情况,提出了纵横梁拓宽加固法。通过建立旧桥拓宽加固的模型,研究加固横梁的设置位置、数量、刚度;加宽主梁、旧桥的刚度以及主梁连接方式不同时,各主梁横向分布系数的变化规律。结果表明:采用纵横梁加固法拓宽加固时,可明显改善旧桥特别是边梁的受力,建议改造后的桥梁支点处应做好加强措施;改变横梁的数量、位置和尺寸对各主梁的荷载横向系数影响较小;加宽主梁与既有主梁采用铰接形式,其值较刚接时大且各主梁波动较小;主梁与加固横梁分别采用铰接和刚接时,各主梁的荷载横向分布系数差别较小,整体呈V形分布。该文的研究成果可为旧桥拓宽改造设计提供依据。     

装配式简支空心板梁桥体外横向预应力加固效果分析

为了修复装配式简支空心板梁桥的铰缝病害,采用体外横向预应力对其进行加固,通过有限元模拟计算以及静载试验对加固效果进行了分析评估,结果表明:体外横向预应力有效改善了空心板梁桥的荷载横向分布,增强了板间的横向联系,铰缝病害得到修复,可为类似桥梁的维修、加固提供借鉴.     

拱索体系加固的刚架拱桥荷载横向分布

针对传统的钢筋混凝土刚架拱桥采用拱索体系加固的要点和措施,提出了计算拱索体系荷载横向分布的弹性支承连续梁法。该方法假定荷载作用在由各拱片或索组成的空间桥梁结构中,通过计算荷载作用在截面处各拱片或索的刚度,根据桥梁的横向联结刚度,建立一弹性支承连续横梁来计算荷载在各拱片的横向分配,从而把空间问题转化为平面问题来处理。空间有限元分析结果和实桥试验结果对比表明:用拱索体系加固刚架拱桥,能有效地提高该桥的极限承载能力;该方法是一种简单、实用、偏于安全的设计计算方法。     

加固后桥梁承载能力评定方法的探讨

采用现场荷载试验，通过分析加固后桥梁构件的材料应力，主梁的挠度和横向刚度，评定加固后桥梁的承载能力，确保桥梁的交通安全。     

空间梁拱组合式桥梁的分析理论及试验研究

提出了分析空间梁拱组合式桥梁荷载横向分布的弹性支承连续梁法，实例计算及试验结果表明：所提出的方法计算的荷载横向分布系数与实测挠度值反算的荷载横向分布系数基本吻合，对城市道路以三块板布置的空间梁拱组合式桥梁结构，一般以靠近机动车道内侧梁拱拱片的横向分布系数较大，并控制设计。     

连接刚度对加宽桥梁荷载横向分布的影响分析

新旧桥梁的连接设计是加宽桥梁设计的关键.以一座采用刚性湿接缝连接加宽的20m简支空心板桥为例,分析了加宽前后桥梁的荷载横向分布特性.利用数值分析方法,基于不同湿接缝厚度对新旧桥空心板梁横向分布系数进行了计算,探讨了湿接缝的刚度对新旧空心板梁横向分布系数的影响.计算结果表明增大湿接缝的刚度可提高新旧桥梁的整体工作能力,有效降低旧梁横向分布系数.但湿接缝的刚度提高到一定程度后,旧梁横向分布系数的变化减慢,部分梁横向分布系数开始增大.建议在加宽桥梁新旧桥梁的连接设计时,应根据分析结果采用合适的湿接缝厚度.     

横向预应力加固空心板梁桥实例分析

针对装配式预应力混凝土空心板梁桥常见病害,如铰缝破坏、挠度过大等问题,以一座病害空心板梁桥背景,分析采用施加横向体外预应力的加固效果,简述该技术在该桥中的应用。为检验加固效果,在该桥加固前、后开展了静载试验。结果表明,该桥经横向体外预应力加固后主梁应变平均降低17%,挠度平均降低了18%以上,桥梁刚度和横向整体性得到改善;加固后主梁横向分布系数较加固前更加平滑,表明通过横向预应力加固可以改善病害空心板梁桥的荷载横向分布,该技术能有效解决"单板受力"问题,能起到有效的加固增强作用。     

无伸缩缝桥梁荷载横向分布系数研究

考虑土体-结构的相互作用,应用通用程序ANSYS建立无伸缩缝桥梁有限元模型,研究了不同荷载形式对跨中截面荷载横向分布的影响规律,分析了荷载横向分布系数沿桥跨的变化情况;与相应的简支梁荷载横向分布系数进行比较,并进行主要影响参数的分析,为无伸缩缝桥梁荷载横向分布系数的简化计算提供理论依据。编制了可供工程设计参考的荷载横向分布系数的实用表格,并进行实例验证。研究结果表明:对于无伸缩缝桥梁,可采用单个集中荷载的加载形式,通过挠度的横向分布影响线来研究荷载横向分布规律,且可以取跨中横向分布系数m值作为全桥的计算值;无伸缩缝桥梁的边梁荷载横向分布系数比相应的简支梁小,但两者内梁的荷载横向分布系数非常接近;实例证明实用表格是准确可行的。     

利用MPC复合材料进行空心板梁桥加固的应用技术研究

MPC复合材料具有轻质、超强高韧性、施工工艺简便、施工周期短等优点,尤其适应于公路旧桥的快速加固.首先推导出利用MPC复合材料进行空心板梁桥正截面加固设计的理论计算公式,以浙江宁波甬台温高速公路白溪大桥加固维修工程为实例,介绍了利用MPC超强高韧性复合材料进行空心板梁桥加固的设计与施工.研究结果表明,基于MPC复合材料进行空心板梁桥加固新方法不仅可以提高正常使用状态极限承载能力,还可以实现在不中断交通运营条件下的维修加固工程,具有一定的示范作用和广泛的应用前景.     

考虑护栏刚度影响的荷载横向分布分析

本文针对预应力混凝土连续箱梁,建立空间梁单元和三维实体有限元仿真模型并结合桥梁荷载横向分布理论,分析了墙式防撞护栏刚度对结构横向分布系数的影响,提出了考虑护栏刚度的荷载横向分布计算方法。计算结果与实测结果对比分析表明:考虑护栏刚度的荷载横向分布系数计算结果与实测值吻合较好,此荷载横向分布计算方法可应用于桥梁设计计算和结构承载力评定。     

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%。     

基于断裂力学的CFRP加固桥梁疲劳裂纹扩展研究

在线性渐进叠加假定的基础上,对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土桥梁的疲劳裂纹扩展速率进行理论分析,在裂纹扩展模型表达式的基础上,通过分析三点弯曲梁应力强度因子与等效裂缝长度之间的关系,求得裂纹扩展速率,进而对CFRP加固桥梁的疲劳寿命进行预估算研究;同时进行了CFRP加固桥梁疲劳裂纹扩展试验研究,通过单、双层CFRP加固试验梁沿布长方向的应变累积分析,阐述了荷载作用下加固梁裂纹扩展速率和扩展行为。结果表明:加固梁在疲劳荷载作用下,CFRP充分发挥了其抗疲劳特性;从理论计算结果与试验值对比情况看,CFRP加固钢筋混凝土桥梁疲劳寿命估算理论计算方法误差较小,满足实际需求。     

桥梁荷载横向分布系数影响因素分析

在桥梁荷载横向分布系数计算模型中,常常简单以一平面假设一以概之,对诸如边板中板截面差异、连续与简支、加宽加固等因素影响没有定量分析,致使计算结果与实际受力状态不能有效拟合。文中通过对不同结构(简支梁、连续梁)桥梁的主梁横向内力分析计算,揭示其横向分布系数的变化关系。