基于极限载荷与局部损伤的箱体梁桥冗余度优化计算设计探究

介绍了桥梁设计冗余度概念，探究了墩梁不同接连方式以及不同损坏形式对箱体梁桥结构安全冗余度的影响。基 于分析结果，提出了考虑预应力箱梁冗余度的一系列系统参数，可用于混凝土预应力箱体梁桥冗余度优化计算设计和安全度评估。     

预应力砼箱梁温度效应研究

针对温度荷载作用引起预应力砼箱梁桥产生的裂缝问题,结合某箱梁桥,建立有限元三维模型进行数值模拟,对比分析在中、英、美规范中温度梯度荷载分布模式下预应力砼连续箱梁的温度效应。结果表明,预应力砼连续箱梁在温差作用下温度效应显著,中国规范中的竖向温度梯度分布模式与美国AASHTO规范和英国BS5400规范有一定差异,在考虑温度效应时选取合适的温度梯度分布模式至关重要;各国规范在竖向正温差作用下的温度应力均超过砼抗拉强度设计值,砼结构可能开裂,实际工程中应对桥梁截面温度进行监测以准确把握结构受力情况;进行宽桥设计时不容忽视横向温度梯度的影响。     

基于折面梁格的城市高架异形宽箱梁计算分析

现有的桥梁杆系计算模型在计算异形宽箱梁时均有一定程度的缺陷。JTG 3362-2018 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中引入了一种精细化分析模型——折面梁格模型。文中以某城市高架的异形宽箱梁为例,建立折面梁格模型,分析其支反力分配、荷载横向分布效应、剪力滞效应,并与单梁、Hambly梁格及实体模型的计算结果进行对比分析。结果表明,折面梁格模型在反力分配和荷载横向分布方面和实体模型吻合度很高且计算量较小。     

钢桁-混凝土组合结构梁桥连续破坏-倒塌动态行为研究

近年来交通荷载激增，桥梁构件破坏和整体结构倒塌时有发生，造成重大人员伤亡和经济损失。其中，相对其他形式结构桥梁，钢桁-混凝土组合结构桥梁冗余度较低，重载作用下构件的初始破坏易引发桥梁整体倒塌，故明确钢桁-混凝土组合梁桥连续倒塌机理和模式，对该类桥梁抗连续破坏-倒塌设计具有十分重要的理论和工程意义。因此依托钢桁-混凝土组合连续梁桥实体工程，采用能量法和显式动力学数值分析方法，对其构件重要性、破坏后剩余结构冗余度和倒塌动态行为开展研究。研究结果表明：最不利荷载作用下，钢桁-混凝土组合连续梁桥边跨正弯矩最大区域下弦杆破坏后剩余结构的最低冗余度为1.94，而边跨梁端支点附近腹杆破坏后剩余结构的最低冗余度为1.61。组合梁边跨正弯矩区下弦杆破坏后剩余结构遵循转动铰机制倒塌，破坏路径较长，结构整体倒塌前具有显著变形，最大竖向位移达到60.1 cm；组合梁支点区域腹杆破坏后剩余结构遵循滑移面机制倒塌，破坏路径极短，倒塌前整体结构无明显变形，最大竖向位移仅为9.1 cm，结构破坏呈明显脆性特征。腹杆失效所形成的滑移面倒塌机制对钢桁-混凝土组合结构梁桥极为危险，需重点设计预防。通过对钢桁-混凝土组合连续梁桥破坏路径的研究，探明了该类结构各构件的重要性分布特征和结构连续倒塌机制，为提高同类型桥梁抗破坏-倒塌性能提供理论依据和设计方法。     

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。     

预应力混凝土箱梁桥疲劳可靠性分析

对于承受活荷载作用的桥梁,在一定反复荷载作用下结构会发生疲劳破坏.为研究预应力混凝土结构的疲劳可靠性,以一座5跨先简支后连续部分预应力混凝土箱梁桥为例,从概率分析的角度,将荷载横向分布系数和荷载增长系数视为随机变量,改变其标准差,研究其对结构抗弯、抗剪2种失效模式疲劳可靠性的影响.结果表明:荷载横向分布系数和荷载增长系...     

在役PC桥梁承载力可靠度评估

为了评估承载能力极限状态下在役预应力混凝土桥梁的可靠度,建立在役预应力混凝土桥梁构件的受剪、受弯抗力概率模型,建立了恒载、汽车荷载效应概率模型。结合在役桥梁构件基于可靠度指标的分级原则,对一座服役23年的预应力混凝土梁桥进行可靠度评估,评定的桥梁等级与规范评定结果一致。本文方法可为在役预应力混凝土桥梁的可靠度评估提供参考。     

某大桥箱梁底板开裂成因计算分析

基于某大桥的裂缝分布状况,应用有限元分析方法,对该桥成桥状态下的2号箱梁的受力状态进行分析,结果表明:温度和混凝土收缩徐变是箱梁底产生横向裂缝的主要因素,且考虑体系温度、温度梯度荷载作用下中跨两端靠近桥墩的箱梁底板的拉应力不满足规范对部分预应力A类构件的应力限值。     

在役预应力混凝土连续小箱梁桥承载能力试验研究

通过某省道重载交通下预应力混凝土连续小箱梁桥的动静载试验,了解了此类桥梁在试验荷载作用下的实际受力状态与结构性能,检验桥跨结构的强度和刚度是否满足设计和规范要求。结果表明：在静力试验荷载下,第一联桥(3×30)m各控制断面的实测应力与挠度均大于理论计算值;桥梁结构不具有满足设计荷载的强度和刚度,承载能力不满足要求;正常车辆动荷载作用下,试验桥梁的实测冲击系数在正常范围以内。     

大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应，以某实际箱梁桥为研究对象，基于现场监测的温度数据，拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式，并在此基础上，建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型，重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律，分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明：1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好，英国桥梁规范接近；2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力，腹板主要承受竖向温度应力。     

宽箱梁矮塔斜拉桥受力性能分析

以四川茜草长江大桥为工程背景,通过对宽箱梁矮塔斜拉桥施工过程的仿真分析,得出桥梁结构的全过程荷载响应,验证了桥梁结构的安全性。对宽箱梁的梁格分析表明,矮塔斜拉桥宽箱梁在不同阶段的横向分布系数是变化的,在设计、施工控制中要考虑横向分布系数对结构安全性的影响,并给出了部分结果。     

预应力混凝土箱梁竖向预应力钢筋有效预应力检测研究

在大跨度预应力混凝土桥梁中,竖向预应力不足或预应力损失过大将导致箱梁腹板产生斜裂缝,如何检测箱梁竖向预应力钢筋的损失,寻找箱梁施工时竖向预应力筋张拉力简单实用的检测方法成为大家关注的热点。为了能够有效的检测箱梁施工过程中的竖向预应力是否达到设计值,本文基于结构动力学理论,通过有限元模型的大量模拟计算,建立起竖向预应力筋外露段长度、锚固段刚度增大系数与外露段动力特性之间的参数关系;通过模型试验建立了箱梁竖向预应力筋有效预应力和锚固段刚度增大系数的关系,并在现场某座连续刚构桥上进行了部分节段的检测。本文方法为高效、简便的检测竖向预应力钢筋的有效预应力提供了保障。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究

为研究波形钢腹板预应力混凝土箱梁这种新型桥梁结构的力学性能,根据国外已建实桥的箱梁尺寸,设计了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,来分析这种箱梁结构的弯曲、扭转和畸变等力学特性。试验结果表明:在弯曲荷载作用下,波形钢腹板主要承担剪力,而弯矩仅由混凝土顶板和底板来承担,同时箱梁的挠度应计及钢腹板的剪切变形的影响。另外,波形钢腹板预应力混凝土箱梁对偏心荷载作用时产生的扭转变形和畸变的抵抗能力相对较差。波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有区别于传统混凝土箱梁结构的的力学特性。     

连续箱梁桥竖向预应力改善腹板抗裂性的应用分析

大跨径预应力箱梁因其受力优势在福建山区高速公路得到广泛运用。大跨径预应力混凝土连续箱梁桥腹板裂缝的存在对桥梁结构的安全性、适用性和耐久性造成严重影响。竖向预应力的应用是提高大跨径预应力混凝土连续箱梁桥腹板抗裂性的有效手段。基于2次控制张拉竖向预应力在福建省某高速连续箱梁桥的应用实例,对竖向预应力钢筋张拉对腹板抗裂性的影响进行分析。     

连续刚构桥梁中横向无粘结预应力数值模拟与模型试验

根据三滩黄河大桥横向预应力的特点制定试验方案与计算模型,通过模型试验与数值模拟,研究在不同的荷载组合及不利工况时,横向无粘结预应力作用下箱梁的应力、变形特性,箱梁混凝土表面的裂纹扩展与分布规律及其承载特性。模型试验与数值分析结果表明,该连续刚构桥梁所采用的横向无粘结预应力体系可满足结构的强度要求。     

宣城市凤凰桥设计

宣城市凤凰桥上部结构采用双提篮梁拱组合结构.主梁采用单箱7室预应力混凝土箱梁,箱梁采用纵、横向双向预应力体系,箱梁宽35 m,两侧设混凝土挑梁,横断面宽度为50 m;拱肋为正拱圈和斜拱圈通过横撑共同组成的钢管混凝土结构.下部结构采用重力式桥台,群桩基础.结构计算分析表明该桥拱肋、吊杆、横撑、箱梁等主要构件受力及桥梁刚度、整体稳定性均满足规范要求.大桥采用先梁后拱的方法进行施工.     

预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究

以某A类预应力混凝土预制简支小箱梁为对象,通过重物堆载法的分级加载试验,研究探讨了预应力混凝土简支箱梁开裂后的静力性能。结果表明:开裂后的预应力混凝土箱梁尽管在设计荷载下仍处于线弹性工作状态,但其工作状况特征符合B类预应力混凝土构件。在各级荷载作用下,箱梁开裂区域相同部位钢筋与混凝土变形并不协调,正截面符合平截面假定,横截面剪力滞效应明显,且裂缝扩展较显著。同时,桥面铺装层与箱梁共同作用完好,其组合作用可按考虑桥面铺装层完全参与作用计算分析。     

大跨径预应力混凝土箱梁桥平面框架效应分析

根据现场检查结果,虎门大桥辅航道桥箱梁顶板及梗腋部位出现较多纵向裂缝。为分析此类裂缝的形成原因,采用桥梁分析软件MidasCivil建立了混凝土箱梁平面框架模型,考虑横向及竖向预应力作用,对因桥梁铺装形式变化引起的截面梯度温度效应和车辆荷载效应进行深入地分析,对比分析原设计与现况条件下的箱梁截面各个关键点的应力情况。研究结果表明：桥面铺装形式变化和超重车效应均引起箱梁不利效应;现况条件下箱梁中心线顶板底部及梗腋处应力均明显大于原设计情况,且均超过了混凝土抗拉强度设计值。为保障桥梁结构安全,控制裂缝继续发展,应严格限制超55t重车通行。     

预应力混凝土结构碳化腐蚀参数敏感性分析

基于碳化深度预测模型,使用已有的参数敏感性分析方法,研究了碳化腐蚀参数对混凝土结构时变性能评估的重要性.由于概率预测模型能够考虑CO2排放、环境、结构尺寸、腐蚀电流密度、预应力筋布置、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,发展了可靠度计算模型来定量地计算碳化腐蚀参数对结构时变性能的影响.研究表明:对于预应力混凝土结构,活载模型、混凝土保护层厚度、混凝土抗压强度和荷载横向分布系数是最重要的影响参数.