基于切削加固的钢桁梁桥横梁节点翼缘组合维修效果研究

采用有限元法建立了简支钢桁梁桥全桥模型及节点子模型;通过对比关键截面竖向位移及杆件轴向应力的实桥测试值与有限元计算值,验证了有限元模型的正确性;分析了不同裂纹长度裂纹尖端的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ的变化规律;针对横梁节点腹板间隙疲劳开裂,分析了上翼缘切削方法及角钢加固方法的维修效果;提出了横梁端部上翼缘切削与角钢加固的组合维修方法。结果表明：裂纹在整个扩展过程中,开裂模式从Ⅱ-Ⅲ型开裂先向Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型开裂转变,再向Ⅱ-Ⅲ型开裂转变;上翼缘切削方法、角钢加固方法对Ⅰ型裂纹、Ⅱ型裂纹均具有较好的维修效果,组合维修方法对复合型裂纹具有较好的抑制作用;模型中当裂纹扩展长度小于腹板间隙长度的60%时,裂纹尖端等效应力强度因子可降低60%～90%,抑制效果显著。     

纵挑横抬梁法加固线路在顶进式框架桥工程中的应用

在框架桥顶进施工时,采用D型便梁加固线路时受立交桥跨度和斜交角度的限制,适应性较差。H型钢组拼纵挑横抬梁法加固是指通过采用型钢组拼的纵梁沿线路方向将既有线路挑起、沿框架桥方向组拼的横梁承受纵梁传递的线路荷载,实现结构受力由纵向向横向的转变。结合工程实例介绍了宽翼缘H型钢组拼纵挑横抬梁法加固线路方式的结构构造特点和近似检算方法。实践证明该方法安全可行,具有推广价值。     

中、下承式拱桥悬吊桥面系强健性加固试验

为增强中、下承式拱桥悬吊桥面系的强健性,以无纵桥向加劲梁的中、下承式拱桥悬吊桥面系为研究对象,提出了一种采用钢管桁架加劲纵梁的悬吊桥面系强健性加固结构,对比分析了悬吊桥面系强健性加固前后吊杆断裂时剩余结构的动力响应;开展了钢管桁架加劲纵梁强健性加固结构模型试验和有限元分析,研究了吊杆断裂后加固结构的受力性能与破坏模式;讨论了精轧螺纹钢筋预紧力、开孔钢板厚度和材质对强健性加固结构受力性能的影响。研究结果表明:采用钢管桁架加劲纵梁加固悬吊桥面系后,长(短)吊杆断裂时桥面系最大竖向位移与应力分别降低了1.30(1.31)和3.31(1.99)倍,与断裂吊杆相邻的吊杆的最大索力降低了1.25(1.25)倍;在弹塑性阶段,钢管桁架加劲纵梁加固结构的开孔钢板发生弯曲变形,横梁下排植筋破坏,达到极限荷载时,中间下侧加劲钢板与开孔钢板间的焊缝发生断裂,随后下弦管与开孔钢板间的焊缝出现开裂而丧失承载能力;精扎螺纹钢筋合理预紧力为50 kN,开孔钢板合理厚度为20 mm;开孔钢板的材质从Q235提高至Q345时加固结构极限荷载增加了11.9%,说明提高开孔钢板的材质强度可有效提高加固构造的极限承载力。综上所述,采用钢管桁架加劲纵梁加固中、下承式拱桥悬吊桥面系可有效增强其强健性。      

宽幅"π"形梁复合式前支点挂篮设计与施工

宽幅"π"形梁复合式前支点挂篮是将常规的前支点挂篮增加2个后锚式三角桁架,将前横梁改为3跨连续梁受力,从而减小前横梁由于宽幅引起过多的下挠变形,减小挂篮主纵梁扭转变形,同时将挂篮行走由悬臂状态改为简支行走状态,改善了挂篮结构受力,解决了宽幅"π"形梁挂篮集中力太大、横隔梁下挠过大、"π"形梁主肋底错台严重的问题,具有自重较轻、拼装简单、施工方便的特点。     

斜拉桥拉索区主梁加固设计

由于设计时梁体的底板结构过薄,安装应力设计不足导致主梁在15～17号块接缝在施工后续节段时主梁底板和腹板压渍。结合悬臂施工的斜拉桥施工事故处理的工程实例,通过加固方案比选,确定采用在底板与直腹板和底板与斜腹板的隅角处采用外包钢筋混凝土的劲性骨架小纵梁加固方案,实践结果表明采用的加固措施成功解决加固结构与原有结构的结合难题,不损伤原有结构、改善原有结构的受力状态是加固设计的关键。     

多种车辆荷载下公路钢桁梁桥横梁受力分析

公路钢桁梁桥的横梁一般设置在桁架节点处,桥面系上的荷载主要通过横梁传递给桁架。横梁的纵向间距达到10 ~15 m,车辆荷载的纵向布置形式对横梁受力的影响较大,由于加载情况比较特殊,现行规范未明确规定计算横梁受力的车辆荷载参数。以上海大叶公路的金汇港桥为例,参考桥梁规范关于车队布置的相关规定和车距调查文献,考虑车队标准间距和极端堵塞间距两种工况,研究3 类车辆荷载作用下的横梁受力状况。结果表明:标准间距下,横梁在重车标准车车队、全重车车队加载下的正应力比单辆重车加载下的正应力分别高约12． 8%和17． 0%;横梁在重车标准车车队、全重车车队极端堵塞情况下的正应力比标准间距情况下的正应力分别高约35． 8%和40． 0%。此外,两片桁架之间横撑的设置方式、桁架外侧人非桥面结构对横梁正应力的影响分别约为9%和5． 5%,设计时应予以考虑。     

钢箱-混凝土组合梁桥施工期开口钢箱的稳定性分析

钢箱-混凝土组合梁桥具有自重轻、施工速度快等特点,但在开口钢箱与混凝土桥面板形成组合作用前,钢梁在施工阶段的稳定性可能成为控制设计的因素。文章以跨径25?m钢箱-混凝土组合梁桥为对象,运用三维有限元模型,对其在最不利施工阶段的整体稳定及局部稳定进行参数分析,研究表明,开口钢箱设置单斜撑式上口平联能有效增强侧向扭转稳定性;为保证开口钢箱的整体稳定性,钢箱间侧向横撑的合理间距范围是1/3L0~1/2L0;当平联节间长度与箱梁开口宽度之比β小于6时,可满足钢箱腹板局部稳定性要求;翼缘的宽厚比bf /tf的取值范围在7≤bf /tf≤12时,可满足钢箱翼缘局部稳定性要求。     

钢管混凝土翼缘削弱外加强环式节点受力性能研究

加强环式节点在受力时易于在转角处形成应力集中,其破坏也一般集中在节点域区间,因而不能形成强节点.对经过翼缘削弱处理的外加强环节点进行模拟分析,发现节点受力情况得到明显改善:(1)环板上应力分布得到明显缓和,转角处的应力集中程度明显降低;(2)在弹性受力阶段节点刚度没有下降;(3)在反复荷载作用下,节点域变形很小,环面上的塑性扩展不明显.由此可见,通过翼缘削弱可以明显改善外加强环式节点的受力性能,从而达到强节点的要求.     

粘贴对夹钢板工艺在桥梁加固中的应用——石太高速甘淘河特大桥加固事例介绍

作为桥梁加固的常规工艺—粘刚法,主要是采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位,使之与原结构物形成整体共同受力,以提高其刚度,改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态,限制裂缝的进一步发展,从而取得提高构件的抗弯、抗剪能力,以及减少裂缝扩展的效果,从而达到加固补强、提高桥梁承载能力。但有些桥梁病害比较严重,     

天然气牵引车车架轻量化研究

建立了某公司生产的天然气牵引车车架有限元模型,通过静动态分析得到了车架的刚度和典型工况下的强度及车架前4阶振动的固有频率和振型。以刚度最大为目标以体积分数为约束,应用基于OptiStruct的拓扑优化技术获得了弯曲、纯扭转和弯扭组合工况的拓扑优化材料分布图。根据拓扑优化结果对该车架进行二次设计,将鞍座前横梁改进为抗扭能力更强的新型横梁并在纵梁内侧前吊耳处加装一对衬板以提高局部刚度。对改进后车架结构进行尺寸优化以确定车架各结构最佳板厚。分析结果表明:最终优化得到的车架综合性能优于原车架,并实现了减重13.82%。     

洞口高沙大桥病害分析与加固方法

以洞口高沙大桥为例,经检测分析认为该桥各部分结构构件和桥面不同程度受损,病害较严重。对该桥各种病害成因进行了分析,并对拱肋、吊杆、桥台、横梁及拱上立柱、行车道小拱、人行道提出了相应的加固措施,该桥改造后达到了桥梁设计荷载等级,加固效果明显。     

大跨度连续梁-拱组合桥箱梁横向受力分析

以某大跨度预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用有限元软件Midas-FEA建立了单箱单室截面连续梁-拱组合桥空间有限元模型,对桥梁横向受力及传递规律进行了分析。研究结果表明:中跨跨中位置横向轴力较大,比边跨跨中位置横向轴力大11.7%。中跨跨中吊杆位置与边跨跨中位置横向弯矩比值为1∶1.7;中跨非吊杆位置与边跨跨中位置横向弯矩比值为1∶1.1;由于支座的影响,端横梁位置处底板出现应力集中现象;吊杆区域应力集中现象较为明显,施工时需考虑加密钢筋等措施;横撑轴力较大值位于离拱脚最近的位置,随着纵向坐标的增加,横向轴力逐渐减小。吊杆横梁剪应力随着吊杆横梁宽度的增大而减小,随着横梁厚度的增大,剪应力的减小幅值也变小。边跨范围内,截面A与B位置处应力沿纵向变化曲线较为平稳,靠近端横梁与中横梁位置,应力稍微有点起伏。在中横梁位置,应力达到最大拉应力,中跨吊杆区域,应力沿纵向呈现波浪形曲线。     

高速铁路大跨度下承式结合梁系杆拱桥桥面结合方式研究

针对高速铁路下承式结合梁系杆拱桥,采用有限元方法,对混凝土板与纵、横梁结合的道碴板桥面和混凝土板与纵、横梁及系梁都结合的整体桥面2种方案进行研究．对比分析其传力途径、静力性能、动力特性和稳定性等．结果表明：在结构尺寸保持相同的情况下,整体桥面方案桥梁刚度较道碴板桥面方案的大,尤其是横向刚度;桥梁动力特性和稳定性也略优于后者．在受力上,与道碴板桥面方案相比,整体桥面方案竖向荷载在拱肋和系粱之间的分配基本相同,混凝土板和纵梁分担的纵向力则相对更大,尤其是混凝土板,增幅较明显,应力水平整体较高,系梁分担的纵向力则得到减小,横梁的受力状况整体桥面方案明显优于道碴板桥面方案,特别是在梁端处．     

某预应力混凝土小箱梁桥不同加固方法试验对比分析

对某预应力混凝土小箱梁桥进行了病害分析提出3种加固方法,桥梁加固后进行了试验测试,对3种加固方法效果进行了评价,选取主动加固与被动加固组合加固方法(体外预应力+碳纤维布加固法)在提高截面强度、刚度,改善截面受力状况、抑制裂缝开展等方面较优于其他两种方法,对其他类似的桥梁加固方案制定提供了一定的借鉴经验。     

嘶马闸桥撞损检测与维修设计

嘶马闸桥为桁架梁桥,在南侧第二孔第一根斜杆被撞断后,立即对桥梁进行检测评估,并采取临时加固措施。修复加固中,采用整体提升的方案,是桁架梁的最外侧斜杆处于0力状态,以修复斜杆并对其他受损杆件维修加固。在对桁架桥撞损后检测的基础上,通过建立有限元模型,模拟受损状况下的受力状况分析,介绍了桥梁的加固方案,并以桥梁加固维修后的荷载试验结论,验证了桥梁加固的效果。     

横向钢梁法和横向预应力法加固空心板梁桥实例分析

以某20 m跨径的预应力空心板梁桥为实例,针对其出现的板底横向纵向开裂等病害,提出横向钢梁法和横向预应力法两种加固设计方案,对比分析得出两种加固技术对空心板梁桥的承载能力、整体性、结构抗裂性能的加固效果。结果表明,挠度改善上,横向预应力法较横向钢梁法加固效果相对更佳;应力改善上,铰缝底部拉应力峰值得到降低,横向预应力加固后效果更佳。     

波形钢腹板PC桥剪力键部位密实度分析

波形钢腹板箱梁底板剪力键通常存在上翼缘,上翼缘的存在及配筋密集导致混凝土浇筑不密实。基于超声CT(计算机断层扫描)测试技术,考虑延时修正,采用迭代重构算法(SIRT算法)识别不同区域的波速,测试波形钢腹板组合箱梁底板角钢剪力键部位的混凝土密实性。研究结果表明,超声CT测试技术能够图形化显示测试区的混凝土波速场,可直观判别测区混凝土缺陷的分布范围;采用A1~A10共10个发射测点和B1~B10共10个接收测点,单个测区测得100组数据的超声CT测试方案,能有效反演测区的混凝土波速场,即能有效识别混凝土材质的不均匀性;4个测区的测试结果表明所测桥梁的相应部位混凝土浇筑较为密实,无混凝土浇筑不密实现象。研究可为波形钢腹板组合桥梁的施工质量评估方法提供参考。     

铁路正交异性桥面上承钢桁梁典型病害分析及加固方法研究

以铁路32 m正交异性板桥面上承钢桁梁为研究对象,对典型裂纹病害进行分类描述。利用ANSYS软件,采用板壳单元,建立空间有限元模型,开展正常条件及极端条件下力学行为分析,按照设计规范计算得到开裂位置处局部点疲劳应力幅。通过考察各典型连接细节的构造特点及受力行为,结合数值模拟结果,对各典型病害的开裂原因进行分析。针对各类病害具体特征,参考国内外钢桥病害整治方案,对正交异性板桥面上承钢桁梁进行加固改造。结果表明:焊接缺陷、面外变形及支座脱空是该类桥梁出现裂缝病害的主要原因;通过高强螺栓拼接角钢增加连接细节局部刚度可有效提高结构疲劳强度,达到结构加固改造目标。     

不同垫层下管桩复合地基现场对比试验研究

为比较管桩+钢筋混凝土板复合地基、管桩+桩帽+土工格室复合地基、管桩+桩帽+土工格栅复合地基的受力和沉降控制效果,开展了3种复合地基处理深厚软土路基的现场试验,分析研究了不同垫层条件下管桩复合地基受力和变形规律,结果表明:路堤荷载作用下,桩顶和桩间土应力由路基中心向路肩、坡脚处逐渐减少,土工格栅垫层时桩土应力比为2.47~5.42,土工格室垫层加固桩土应力比为2.30~6.25;钢筋混凝土板垫层时桩土应力比为8.05~14.81;随着路基填土荷载的增大,土工格栅、土工格室拉力逐渐增大,路肩位置拉力最大,相同荷载作用下土工格室所受拉力大于土工格栅;3种复合地基加固措施中管桩+钢筋混凝土板对路基沉降的加固效果最好,稳定后地基面沉降分别为土工格栅和土工格室桩网复合地基地基面沉降的68.46%和72.56%.      

空心板桥体外预应力加固有限元数值分析

目前在中小跨径空心板桥中普遍出现了"单板受力"问题",单板受力"状态对桥梁危害性特别大,除引起空心板自身破坏外,还可引起桥面铺装、桥面伸缩装置、桥梁支座等的破坏,给行车安全带来了隐患。针对空心板桥的这一病害形式,借助有限元软件ANSYS对体外横向预应力筋加固前、后的空心板桥建立了有限元模型。分析了其荷载横向分布规律及预应力作用的加固效果。