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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

13m预应力空心板单梁静载试验与分析

为确保某高速公路13m装配式预应力混凝土空心板桥梁的预制梁的施工质量,在安装前对单梁进行静载试验。文章介绍了单梁静载试验方法、控制荷载的确定、加载方式等,通过布设应力、挠度测点,实测得到预应力空心板在试验荷载作用下的应力和挠度数据,并结合公路钢筋混凝土桥涵设计规范等相关规范,对试验结果进行了分析处理,验证现场预制的预应力空心板梁的受力性能满足设计及使用要求,且该试验方法可为同类空心板梁的单梁静载试验提供借鉴。     

某混凝土空心板桥预应力筋断裂后承载力分析及加固评定

利用Midas/Civil有限元分析软件,采用梁格法对预应力筋断裂后的混凝土空心板桥进行有限元建模,建立桥梁上部结构的计算模型,实现了混凝土空心板桥预应力筋断裂后静力学性能的仿真计算,分析了预应力筋断裂对混凝土空心板桥的极限承载力的影响。拟采用纵向体外预应力加固形式对预应力筋断裂后混凝土空心板桥进行加固,并对该桥加固前、后的极限承载力进行对比分析,评价加固效果。     

MPC复合材料快速加固铁路桥梁的基础研究

桥隧不仅是铁路工务设备中永久性的大型结构物,也是铁路行车设施的重要组成部分和确保铁路运输安全的关键设备之一。结合铁路钢筋混凝土桥隧单板受力的实际工作状态以MPC复合材料厚度为参数,分别建立了有限元模型,理论分析得到了MPC复合材料厚度与荷载横向分布之间的变化规律。然后,通过依托工程加固前荷载试验,提出了不中断铁路运输条件下利用MPC复合材料加固改善桥梁荷载横向分布,提高桥梁整体刚度的设计与施工技术方案,并通过加固后荷载试验验证了加固设计方法的可靠性。     

碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥极限承载力全过程分析

对采用碳纤维布加固后的装配式预应力混凝土空心板桥进行极限承载力分析.采用MIDAS/FEA有限元软件建立计算模型,考虑材料的非线性,计算空心板在4种工况下的极限承载力.计算结果表明:采用碳纤维布加固空心板桥,改善了空心板的受力性能,提高了空心板的屈服荷载和极限荷载;空心板的屈服荷载和极限荷载随碳纤维布用量的增加呈非线性增大.力Ⅱ固后的空心板挠度明显减小,空心板变形得到有效的控制.     

预应力钢丝绳加固RC混凝土梁桥抗剪性能试验

在役桥RC梁因行车荷载及环境因素的作用,常常出现梁端斜裂缝,影响行车安全,为此对旧有桥梁进行抗剪加固已成为旧桥研究改造领域的研究热点之一。本文通过对预应力钢丝绳加固RC梁的抗剪试验,系统研究了抗剪加固的机理和原梁损伤度、钢丝绳布置方式对抗剪加固效果的影响。研究表明预应力钢丝绳对抗剪承载力提高的作用机理与钢筋混凝土梁的腹筋作用相似,可有效的延迟钢筋混凝土梁的斜截面开裂,提高极限抗剪承载能力;原梁损伤度对抗剪加固效果有一定的影响,原梁裂缝小于0. 2mm时,注胶效果不理想,提高幅度较小。从抗剪承载能力来看,U型闭合布束优于U部束(锚于腹板上)方案;钢丝绳间距在200mm以下时,减少间距对极限抗剪承载能力影响不大;当间距大于200mm后,随着间距的增大加固梁的抗裂荷载及承载能力的提高幅度逐渐降低。论文研究成果为桥梁抗剪加固设计提供了参考。     

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。     

钢筋混凝土空心板桥承载能力的随机模糊综合评定

农村在役钢筋混凝土空心板桥因耐久性能不足而造成承载能力下降的问题日益严重,常规的在役桥梁承载能力评估法——"定值分析法"没有考虑影响因素指标的随机性和评估等级划分的模糊性,本文结合随机性和模糊综合评定理论,提出了一种空心板桥上部结构承载能力评估方法。将影响承载能力评定的因素指标作为随机变量考虑,应用随机模拟和模糊综合评定的方法,得到承载能力分项系数和承载能力的概率分布,进而得到具有一定保证率的承载能力。通过某空心板桥的实测数据验证了方法的合理性,结果为农村在役钢筋混凝土空心板桥的承载能力评定和维修加固提供参考。     

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。     

截面转换加固T梁桥技术的试验研究

在完成4片模型试验梁的制作、加固前后测试的基础上,对比分析了钢筋混凝土T型梁作加固增强处治截面转换成箱型梁前后的应变、挠度、剪力滞后效应、抗扭刚度和极限承载力指标。试验证明,T型梁截面转换成箱型梁后,新增设的钢筋混凝土底板能与原T梁协调变形、共同承担活载。该加固增强技术可有效提高T型梁桥的承载能力,广泛应用于实践。     

用T型截面转换成箱型截面的方法加固T梁桥的实例分析

以一座设计荷载偏低、病害严重的钢筋混凝土T梁桥的加固改造工程为例,介绍截面转换T转箱加固T梁的基本原理和设计施工方法,结合有限元软件计算分析采用截面转换T转箱加固前后桥梁承载能力、应力及挠度的改善程度。结果表明,经过截面转换加固后,该桥承载能力增强,受力状况及变形得到改善。     

两种配筋混凝土空心板桥的横向拼接可行性研究

当已有的普通钢筋混凝土简支空心板桥在进行横向拓宽时,新桥拟采用预应力混凝土空心板结构,研究了旧桥普通钢筋混凝土空心板与新桥预应力混凝土空心板等两种不同配筋混凝土结构之间横向拼接可行性问题。采用空间梁格有限元方法进行分析研究,研究成果表明:从结构内力的分配角度看,预应力混凝土结构与钢筋混凝土结构的横向拼接应该更有利于旧桥结构的内力状态改善,对于旧桥各主梁的内力及结构变形都有一定程度的卸载作用,因此这种不同配筋种类的空心板桥之间进行横向拼接是可行的,而且旧桥各空心板梁的受力状态可符合原设计规范的要求。研究成果将为今后不同结构形式的空心板梁桥横向扩建设计时提供可参考性的设计建议。     

初始应力状态对加固后混凝土梁力学性能的影响

加固后混凝土梁的力学行为与加固时的既有截面初始应力状态密切相关,为了解在不同的初始应力状态下加固混凝土梁的力学性能,通过模型试验,对3片结构参数相同的混凝土试验梁,分别在不同的初始应力状态下采用增大截面法加固,并进行正常使用极限状态与承载能力极限状态下的加载试验,对试验梁的承载力、钢筋与混凝土的应变及裂缝发展过程进行分析。结果表明:在不同的初始应力状态下,加固混凝土梁的正常使用极限状态的承载力存在明显差别;加固后混凝土梁的变形不满足平面假定,其承载力计算必须考虑分阶段受力的影响;初始应力状态对极限承载力影响不大。     

预应力混凝土空心板旧桥的加固方案

对预应力混凝土空心板旧桥板梁的受压区和受拉区采用了不同的加固方案,并对加固后的空心板梁进行了荷载破坏试验,对旧桥加固方案提供了试验依据。     

预应力空心板梁桥加固前后试验对比分析

为准确评定碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆对预应力空心板桥的加固效果,通过荷载试验对加固前后桥梁的承载能力进行评定并对比分析检测结果。结果表明,相同荷载作用下,加固后桥梁挠度减小23.7%,应变减小9.6%,碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固技术能显著提高预应力空心板桥主梁的强度和抗弯刚度,有效改善桥梁的使用性能。     

服役15年的先张法预应力混凝土空心板破坏性静载试验研究

为了研究服役多年的预应力空心板实际的受力性能和承载能力,对从一座已运营15年的预应力混凝土空心板桥上拆除下来的单片空心板进行单梁加载试验。采用分级加载的方式进行静载试验,逐级增加荷载,直至受拉区混凝土开裂,桥梁破损。对该空心板在各级试验荷载下的应力、挠度历程和裂缝发展的全过程进行观测和分析;同时使用有限元软件进行理论计算,并将实测值与理论值进行对比分析。研究结果表明:空心板抗裂性不能满足正常使用极限状态要求,空心板实际承载力小于设计承载力,各截面承载力不均衡,在加载过程中沿梁长方向各截面刚度变化不均匀,但在破损阶段却表现出了较好的延性特征。