钢筋混凝土圆形桥墩正截面冲击承载力计算

针对工程中频发的桥墩撞击事故,根据欧洲规范(CEB)推荐的率型经验公式,得到对应应变率效应的混凝土动态抗压强度及相应动态断裂应变、钢筋的动态抗压(拉)强度;基于材料动态强度的应力—应变关系,并考虑桥墩截面的局部削弱,推导出冲击荷载下圆形钢筋混凝土桥墩正截面极限承载力的分析和计算公式;在对试验数据分析的基础上,通过算例验证桥墩动态极限承载力计算方法的可行性,并建议了冲击荷载下材料应变率的取值范围。     

应变滞后对RC压弯结构套箍加固后极限承载力的影响研究

为探究RC压弯结构在"服役—加固—再服役"过程中的滞后应变对其套箍加固后极限承载力的负面影响,分析了滞后应变影响下RC偏压柱在套箍加固后可能存在的破坏模式,并在考虑混凝土材料非线性与滞后应变条件下计算并分析了一矩形偏压RC柱在套箍加固后的极限承载力M-N关系曲线。分析结果显示:滞后应变使结构在加固后存在两种负面状态:(1)极限状态下原结构先于加固层到达极限,导致极限承载力降低;(2)极限状态下加固层先到达极限,但原结构应力水平较低,导致极限承载力降低。在现行加固规范的基础上,提出了考虑滞后应变的极限承载力计算修正公式,并分析了先期恒载水平、先期偏心水平以及截面厚高比(加固层厚与原截面高之比)等5项无量纲参数对公式中应变滞后劣化系数以及劣化扩大系数的影响,分析发现,在仅考虑加固效率时,采用高强材料与薄层加固可以有效提升加固材料利用率。     

考虑分阶段受力的桥梁加固受弯构件正截面强度计算方法研究

桥梁结构自重较大,一般均采用带载加固。当在梁的受拉区直接粘贴钢板或粘贴其他纤维复合材料对桥梁进行加固时,一期恒载（构件自重与恒载）由原梁承担,二期荷载（活载）由加固后的组合截面承担,后加补强材料的强度发挥程度受原梁变形的限制,应考虑分阶段受力特点。通过理论分析,分别考虑以原梁混凝土极限压应变和原梁受拉钢筋极限拉应变控制的加固设计方法,得出了直接粘贴钢板或粘贴其他高强纤维复合材料加固桥梁的正截面抗弯承载力的计算公式。     

锈蚀对Q550E高性能钢梁抗弯承载力影响的试验研究

为研究Q550E高性能钢结构锈蚀后的力学性能,制作7片锈蚀H形高性能钢梁,利用通电加速腐蚀的方法对钢梁进行锈蚀,通过抗弯性能试验,分析锈蚀对高性能钢梁的应变、挠度、承载力以及刚度退化等的影响。试验研究表明：锈蚀显著降低了高性能H形钢梁的承载力,锈蚀率每增加1%其屈服荷载与极限荷载大约减少11 kN;随着锈蚀率的增加,钢梁延性系数均呈下降趋势;钢梁的锈蚀降低了梁的实际屈服强度,使局部屈曲提前发生;试件在达到极限荷载前应变基本符合平截面假定,表明锈蚀基本上不改变高性能钢结构的应变分布;在弹性阶段的钢梁抗弯刚度将会发生退化,其退化速度与锈蚀率呈线性关系。     

不同角度荷载作用下椭圆形钢管混凝土桥墩压弯性能研究

椭圆形钢管混凝土桥墩的流线外形可以有效降低水流等的作用，但是其截面特性较为复杂，尤其是当荷载沿非对称轴方向作用时，容易发生扭曲而降低强度。为了研究不同角度荷载作用下椭圆形钢管混凝土桥墩的压弯性能，本研究采用数值分析软件，建立并通过试验验证了可以精确模拟圆形钢管混凝土桥墩力学性能的数值分析模型。进一步地，利用模型分析了0°～90°不同角度加载时椭圆形钢管混凝土桥墩的压弯性能，分析了不同荷载角度对承载性能的影响规律。结果表明，随着加载角度从0°增加到30°、60°、90°,椭圆形钢管混凝土桥墩极限压弯承载力分别下降了5.38%、27.18%、37.03%;初始刚度随着荷载作用角度的增加而降低，屈服位移和极限位移随着水平荷载作用角度的增加而有所上升。本研究的结果可为椭圆形钢管混凝土桥墩的设计提供借鉴。     

计入受压宽度的圆盘劈裂问题弹性解及应用

为了完善计入受压宽度的圆盘劈裂问题的理论基础,构建了一个可满足圆盘外表面任意应力条件的Airy应力函数,应用该应力函数推演了圆盘上、下外表面局部荷载作用下的弹性解,通过调整局部荷载的分布形态得到了与圆盘同半径刚性弧形垫条及承载压板下的圆盘劈裂问题解。研究了2种加载形式、荷载接触宽度、材料泊松比及不同平面假设条件下圆盘的应力-应变规律,提出了圆盘最大拉应力和最大拉应变的回归公式,讨论了圆柱体劈裂问题的应用。结果表明：圆盘的最大拉应力始终出现在圆心位置,其值随着荷载接触角的增加而减小,与套用集中力作用下圆盘劈裂强度计算式得到的劈裂强度偏差随着荷载接触角的加大而增大;圆盘的最大拉应变随着材料泊松比增大、荷载接触角缩小而加大,其位置也随之由圆心向荷载作用区靠近,且平面应变状态的最大拉应变比平面应力状态的最大拉应变大一些;在外荷载总量相同的情况下,平面应力状态的圆盘上、下对称轴的压缩量较平面应变状态的大一些,当材料泊松比分别为0.2,0.4时,两者相差约4%和20%;最后,给出了圆柱体劈裂强度及劈裂压缩强度比的计算式,并认为现行国际岩石力学学会（ISRM）、美国材料与试验协会（ASTM）和中国圆柱体劈裂试验规程中采用固定荷载半接触角为0.128的弧形垫条是必要且较适合的。     

现役双曲拱桥承载能力评估研究

双曲拱桥的结构复杂,较易出现结构破损,给正常运营带来安全隐患。文中针对某双曲拱桥进行荷载试验,测定其关键截面的挠度和应变,并应用MIDAS/Civil软件对其内力进行分析,通过承载力极限状态和正常使用极限状态强度验算,对其承载能力进行了评价。     

高强钢筋活性粉末混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁在弯矩作用下的受力特性和其抗弯性能的影响因素,设计制作20根高强钢筋RPC矩形梁进行抗弯承载力试验,分析梁的破坏形态、荷载~挠度曲线、裂缝的发展和分布,研究配筋率和钢筋强度对抗弯性能的影响规律。结果表明:RPC适筋梁的正截面破坏过程与普通混凝土梁相似,表现出良好的延性,少筋梁和无筋梁具有一定的延性;相同钢筋强度RPC梁的开裂弯矩和极限承载力随配筋率增加而增大;相同配筋率时,RPC梁的极限承载力随钢筋强度增加而增大,但钢筋强度对开裂弯矩影响不大;试验过程中,梁的截面应变符合平截面假定;根据简化理论计算的RPC梁极限弯矩值和试验值吻合良好。     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法

结合48片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据,探讨了不同锈蚀率的钢筋混凝土矩形梁极限抗弯承载力的变化规律,对平截面假定进行了验证,并给出了在平截面假定不成立的前提下,受弯梁处于极限状态时跨中截面处钢筋应变和钢筋对应处混凝土应变的关系.通过构造新的几何条件给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出锈蚀钢筋混凝土正截面抗弯承载力计算公式,并通过试验数据进行验证.结果表明:钢筋锈蚀状态下,钢筋和混凝土的应变不再符合平截面假定;提出的抗弯承栽力计算公式计算结果准确可靠,可用于指导工程实践.     

自密实补偿收缩混凝土填充钢管约束 RC柱的轴压性能

为研究自密实(SCC)补偿收缩混凝土填充钢管加固桥墩的轴压性能,研配了自密实补偿收缩混凝土,将其作为混凝土短柱和钢管之间的填充混凝土。制作外包钢管填充自密实补偿收缩混凝土加固混凝土短柱试件,以有无钢管外包约束、填充层混凝土强度、混凝土柱高度、核心混凝土直径、钢管壁厚度以及填充层厚度为试验参数,探究其对试件破坏模式、荷载—竖向相对位移曲线、钢管荷载—应变曲线的影响。在一定范围内,增大钢管壁厚度和核心混凝土直径能大幅度提高极限承载力;填充层起黏结和传力作用,对非全截面加载试件极限承载力无显著影响。验证了Mander公式对试验模型有良好的预估效果。     

动应变测量在桥梁动挠度识别中的应用分析

随着桥梁的发展,桥梁的问题也逐渐增多,近年来,我国出现了多起桥梁安全事故,主要是因为桥梁的变形产生,而挠度为桥梁变形的指标,故研究梁的挠度识别很重要。首先,通过分析和介绍位移模态理论与应变模态理论的异同点,以及应变模态理论得到梁的应变模态的表示,在此基础上,提出了互关函数在梁动挠度识别中的应用。然后,通过以实际工程为研究对象,按照1∶10的比例建立桥梁实验模型,桥梁模型全长10m,截面积为2.52cm^2,高50mm,将其分成20段,每0.5m为一个单元,计算其挠度。最后,进行实际桥梁验证,将实际桥梁的测量值与桥梁模型的挠度计算值进行对比。通过实验得到,对梁施加脉冲荷载研究其动挠度的识别值与精确值之间的吻合度,并且得到测量点的布置对吻合度的影响。对梁施加动荷载,即EL CENTRO地震波,通过对比研究动荷载作用下,动挠度的识别值和精确值之间的吻合度,得到互关函数法在动挠度中的应用,对同类型的研究具体一定的参考价值。     

应变模态法在桥梁损伤识别中的应用

基于应变对局部损伤的敏感特性,引入应变模态法,通过比较完好桥梁和损伤桥梁的应变模态变化,即可判断桥梁损伤的位置和程度。首先在理论上给出了应变与振动模态之间的详细表达式;然后基于大型通用商用有限元软件ANSYS,对金属模型桥梁进行数值仿真模拟以及识别试验、数据分析;最后,应用应变模态法对厦门市石鼓山立交桥进行现场损伤识别,得到了该桥梁的服役状态,为桥梁质量评估和维护提供了可靠的依据。     

某飞鸟式拱桥拱座开裂加固后静动载试验与分析

针对某飞鸟式拱桥拱座加固后结构性能进行静动载试验。分析了静载试验中控制位置变形、应变,吊杆轴力等控制指标,观测了拱座裂缝变化情况。并采用模态分析法比较动载试验所确定桥面前两阶振型及频率,对实测加速度及动挠度变化规律与理论结果进行比较,计算确定冲击系数。试验结果分析表明,该桥检测指标均能满足要求,行车性能较好。表明该桥拱座加固效果良好,使用性能比较理想,可适应设计荷载等级的要求。     

杭州湾跨海大桥监测系统中应变传感器的优化布点

传感器优化布点问题是大桥监测系统的重要研究课题之一,针对在建的世界上最长的跨海大桥之一———杭州湾跨海大桥,对健康与安全监测系统中应变传感器的优化布点问题进行了研究,该文主要通过基于结构应变模态得到的广义应变能密度对桥梁应变传感器布点进行分析,并且综合考虑实际测试的情况,结合恒载作用下结构的应变情况,得出大桥应变传感器的布点,实现结构状态信息的最优采集。     

基于FBG光纤监测系统的混凝土桥梁张拉过程监控

为验证光纤光栅可应用于钢筋混凝土桥梁的施工监测，在介绍光纤光栅传感器的基本原理的基础上，在桥梁施工过程中，使用埋设在桥体混凝土结构内部的光纤光栅传感器，实时测量预应力索张拉过程中桥体关键部位的应变变化，评估张拉过程的质量，并利用监测数据进行有限元模拟计算，比较实测值与理论值，从而评价桥梁的施工质量和安全性。     

正交异性钢桥面铺装层表面裂缝应力强度因子分析

首先建立了正交异性钢桥面系三维断裂力学有限元模型,计算并对比了开裂铺装层与完好铺装层表面最大拉应变值,结果发现铺装层开裂后会使表面拉应变值减小,表明铺装层表面最大拉应变不适合作为带裂缝铺装层的设计指标,因为铺装层的疲劳破坏是由裂缝前沿的奇异应力场强度,即应力强度因子的大小所决定;接着计算了铺装层表面纵向裂缝和横向裂缝的应力强度因子值,分析了应力强度因子随荷载作用位置变化的规律,确定了轴载作用的最不利荷位。     

预应力混凝土连续刚构桥施工过程应力监测研究

混凝土实测应变除弹性应变外,还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变,该文介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤。在混凝土实测应变与应力的转换中,采用无应力计去除非应力应变,利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别,并采用叠加法对徐变应变进行分离。混凝土内部应力测量的关键在于应力应变转换,而应力应变转换关键在于徐变系数的识别。在观音沙特大桥施工监控期间,先采用中性轴应力来识别徐变系数,再进行徐变应变分离的方法,应力实测值与弹性理论计算值比较接近。     

预应力高强钢丝绳加固桥梁动静态力学性能的测试分析

为了验证预应力高强钢丝绳加固新方法(P-SWR技术)加固工艺的可行性及加固效果的有效性,对某一高速公路上已有较严重损伤混凝土板梁进行了加固与系统测试。给出了P-SWR加固桥梁时钢丝绳数量和张拉控制应力确定,钢丝绳和锚具布置等设计方案以及详细的施工工艺。系统测试了P-SWR加固前后桥梁的动静态力学性能,包括:施工过程中钢丝绳应变、钢丝绳张拉后所加固梁的跨中反拱值,加固前后正常通车时随机汽车动态荷载作用下和部分封闭交通时恒定静载作用下梁的跨中挠度、跨中截面处纵筋应变、跨中截面处板底混凝土应变以及钢丝绳的应变增量等。结果表明,P-SWR加固效果明显,加固后桥梁的极限承载力和正常使用承载力达到规范要求,P-SWR加固技术是一种主动高效式的加固方法,与现有其他加固技术相比优势明显,值得在桥梁等结构加固中大力推广。     

光纤光栅传感器在钢桥面铺装长期监测中的应用

钢桥面板在车辆荷载作用下,容易产生较大的局部变形。国内对于桥面铺装应力应变分析多采用有限元,实桥长期监测仍然处于空白阶段。该文依托桃浦路蕴藻浜大桥项目,对实桥监测过程中的传感器布设进行了研究。从不同结构、不同用途传感器选取方面入手,对传感器的埋设方案,安装方法进行详细介绍,为以后工程中传感器使用提供了借鉴。     

基于动静载试验的斜拉桥初始状态研究

由于施工阶段中存在的较多不确定性，桥梁的初始成桥状态与设计成桥状态存在误差。精确掌握桥梁初始成桥状态，对于后续运维养护具有重要意义。桥梁动静载试验是测试桥梁性能的重要方法之一。以某主跨220m独塔斜拉桥为例，结合动静载试验的方法，测定了该桥的自振特性，在特定荷载下的动静挠度，应变等参数，并与有限元模型理论值进行比较。结果表明，该桥结构刚度，动力特性均满足设计要求，具有较好的初始成桥状态