强倾弱弯梁桥设计准则研究

多起梁桥倾覆事故显示，主梁发生横向倾覆而未发生强度破坏，说明独柱墩梁桥的抗倾覆承载力和抗弯承载力不匹配。为避免超载作用下梁桥发生非延性的倾覆破坏，提出了强倾弱弯设计准则，并推导了强倾弱弯的计算公式。以跨径分布、箱梁线重度和支座分布等为参数，给出了三跨连续梁超载系数的快速计算公式。进一步以江苏无锡312高架桥、哈尔滨三环路鸿福路段高架桥和湖州104高架桥为例，进行强倾弱弯设计准则分析和初步验证。结果表明：①车道荷载横向偏载、纵向满布是连续梁桥抗倾覆最不利的活载布置方案；②传统独柱墩梁桥难以满足强倾弱弯设计准则，无法保证强度破坏发生在倾覆破坏之前；③忽略支座尺寸、大转动效应以及桥梁实际抗弯承载力与设计抗弯承载力的差异，抗倾覆稳定系数应大于2.88才能实现强倾弱弯，而不是2018版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中规定的2.5。     

带波形钢腹板挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁设计计算方法

根据带波形钢腹板挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁的小箱梁、大悬臂的结构特点,提出了考虑偏载效应影响的组合脊骨梁正应力计算公式;通过确定合理的抗弯极限状态,并基于简化塑性理论,推导出组合脊骨梁正、负弯矩截面的极限抗弯承载力计算公式和考虑混凝土翼板贡献的抗剪承载力计算公式;同时提出了波形钢腹板组合挑梁荷载横向分布计算的修正刚接梁法以及受载挑梁荷载横向分布系数随载位沿挑梁纵向变化而呈三次曲线分布的假设,并按照拟平截面假定,推导了波形钢腹板组合挑梁的开裂弯矩和弹性抗弯承载力计算公式。在此基础上进行了相应的模型试验研究,理论分析值和试验结果吻合良好,说明本文的设计公式精度满足要求,能够用于同类结构的设计计算。     

隧道波纹钢板套衬接头抗弯性能有限元分析

为进一步探讨隧道波纹钢套衬结构纵向连接接头的安全性和适用性问题，对不同型号拼装式波纹钢板纵向接头抗弯力学性能进行研究，选取200 mm×55 mm、300 mm×110 mm和400 mm×150 mm 3种型号波纹钢板试件进行接头抗弯数值模拟。共设计12种工况，对比不同规格螺栓的应力分布规律、变形破坏形式及不同螺栓预紧力条件下的法兰板极限承载力及变形破坏特征，就螺栓应力、跨中挠度、极限承载力、法兰板接缝张开量及塑性破坏等方面进行深入分析。研究结果表明： 1）螺栓主要受拉弯变形，内侧螺栓较外侧螺栓受力更大，率先达到屈服状态； 2）接头薄弱点主要在于法兰板，其更容易发生变形破坏； 3）螺栓预紧力对波纹钢板的极限承载力、跨中挠度及接缝张开量均有一定的影响； 4）大波形波纹钢板极限抗弯承载能力约为深波形和中波形的1.36倍和1.67倍。     

退役预应力混凝土梁受弯全过程分析及试验研究

为了解在运营若干年后预应力混凝土空心板梁的材料退化和受力性能,探讨其在抗弯荷载作用下的承载能力及破坏模式,以汀塘圩大桥为背景,对该桥2片服役11年的PC空心板梁的材料强度、结构退化等进行详细检测,并采用2对加载装置进行三分点对称加荷,从弹性阶段、开裂荷载直至构件破坏,对试验梁的变形性能、破坏机理和抗弯极限承载能力等受弯特性进行全过程分析及试验研究。结果表明:试验梁跨中极限位移可达计算跨度的1/42,呈现出明显的延性破坏特征,在服役11年后仍具有很好的延性及足够的强度。对于试验梁的抗弯极限承载力,将试验结果与现行桥梁规范及非线性有限元进行对比,证明了桥梁规范设计给出的板梁极限荷载计算公式的合理性。     

预制桥面板UHPC-U形钢筋湿接缝受力性能试验研究

针对目前装配式组合梁桥预制桥面板湿接缝宽度大、现浇量大的劣势,提出宽度较小的UHPC-U形钢筋接缝。为检验该接缝的力学性能,设计制作3个桥面板试件(JF-1,混凝土整板试件;JF-2,30cm宽UHPC-U形钢筋接缝试件;JF-3,60cm宽普通混凝土-U形钢筋接缝试件)进行静力弯曲试验,对比其极限承载力、抗裂性能及抗弯刚度。结果表明:3个试件的抗弯承载力相近,破坏形态均为剪跨区的弯剪破坏,湿接缝不会削弱桥面板的抗弯承载力;UHPC能显著提高湿接缝的抗裂性能;各试件的荷载～位移曲线基本相同,抗弯刚度基本一致,接缝对试件的抗弯刚度影响较小;试件JF-2、JF-3具有同等的抗弯强度及刚度,可以将UHPC作为湿接缝浇筑材料来减小接缝宽度。     

斜裂纹对混凝土板抗弯承载力影响的试验研究

为了解斜裂纹对混凝土箱梁顶板抗弯承载能力的影响情况,采用局部结构缩尺模型试验方法,制作了长1 117mm、宽600mm、高140mm的箱梁顶板模型,通过弯剪加载实现混凝土箱梁顶板裂纹,对开裂试件进行化学灌浆,将试件分为完好、开裂、修补3种类型进行抗弯承载力试验。通过测试不同类型试件的加载力、位移和混凝土应变,分析斜裂纹对混凝土板的抗弯刚度及承载性能的影响,为该类病害处治提供试验依据。试验结果表明:3种试件竖向加载力与跨中位移、混凝土应变的变化关系基本一致,且极限承载力基本一致,斜裂纹对试件抗弯刚度、内力分布、抗弯极限承载力影响很小;3种试件的斜裂纹两侧未发现试件沿裂纹方向斜向错位现象,试件跨中底面横向开裂,斜裂纹对试件抗弯极限承载力的破坏形态影响很小。对此类病害,在桥面板承载能力验算满足规范要求的前提下,进行耐久性修复即可。     

大悬臂预应力混凝土箱梁模型桥空间数值仿真研究

针对大悬臂预应力混凝土箱梁异形结构受力问题,根据相似原理,制作大悬臂箱梁模型,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,以三维实体单元对大悬臂PC箱梁模型进行空间数值仿真分析研究.考虑大悬臂横梁偏载和大悬臂边跨中载两种工况,研究了两种工况下大悬臂横梁挠度及受力状况.研究结果表明,空间数值仿真与试验结果接近,局部精细分析技术可提高分析精度;由于模型桥的宽跨比较大,大悬臂加载桥的横向效应明显,大悬臂横梁横桥向类似于单梁效应,偏载作用下模型桥大悬臂向荷载作用处倾斜,中载作用下模型桥大悬臂呈倒U形,并伴有薄膜效应.     

超宽预应力混凝土箱梁斜拉桥压重试验研究

为了弄清超宽预应力混凝土箱梁斜拉桥在活载作用下的剪力滞效应、偏载效应等复杂结构行为,通过主梁压重试验及有限元仿真分析进行了对比研究。结果表明,正载工况负弯矩截面顶底板纵向应力较为均匀,正弯矩截面表现出正剪力滞效应,顶板剪力滞系数为1.6,底板剪力滞系数为1.2;偏载工况大部分测点的偏载系数为0.5~1.0,大部分测点的应力小于正载工况。     

公路网状吊杆拱桥极限承载力研究

为明确公路网状吊杆拱桥的极限承载力特性，以G40江淮运河大桥为背景工程，采用通用有限元软件Ansys对结构极限承载力进行了研究，得到了结构在施工阶段裸拱状态、使用阶段恒活载共同作用下以及单根吊杆断裂极端工况下的稳定承载力。结果表明：上述工况下，结构稳定性均满足相关要求，具有一定安全储备。考虑双重非线性影响时，结构极限承载力比线弹性情况下降低57%,说明非线性效应对结构极限承载力有较大影响。研究论证了网状吊杆拱桥的受力优势及其在公路桥梁中应用的适用性，为公路网状吊杆拱桥的推广应用提供了参考。     

钢-混凝土组合梁加宽混凝土旧桥试验

对2根钢-混凝土组合梁加宽混凝土T梁构件进行试验(共分4种弹性工况与1种破坏工况),量测并分析了试件的荷载、挠度、反力及应变,观测了试件的裂缝发展情况。对弹性工况下的挠度、支座反力横向分布规律进行了研究,并对破坏工况下的构件极限抗弯承载力进行了理论分析。结果表明:荷载作用在L/4与L/2处时挠度横向分布规律相同,其分布系数与刚性横梁法、修正刚接梁法计算结果吻合良好;荷载作用在L/4与L/2处时支座反力横向分布规律相同,其分布系数与杠杆法计算结果吻合良好;破坏工况下组合梁与混凝土T梁呈现出典型的弯曲破坏,构件抗弯承载力等于组合梁与混凝土T梁抗弯承载力之和。     

整体式断面双车道索道桥上部结构研究

为寻求整体式断面双车道索道桥上部结构的可行布置形式,采用考虑索梁组合结构几何非线性的空间有限元法,对几种桥面系构造方案的结构特性进行研究。研究结果表明:对于双车道索道桥,活载单车道偏载是比活载双车道同时偏载更为不利的荷载工况;在活载作用下,整个桥面系在横桥向不再保持线性变位;简单地采用横向线性扩展车道宽度的措施来构造双车道索道桥上部结构方案,将很难满足结构横倾稳定性要求;主索在横桥向的不同分布是影响索道桥结构抗扭能力的最主要因素;在桥面中央布置适量的主索对优化横梁内力分布状况是有益的。     

CFRP加固混凝土梁抗弯极限承载力计算方法

该文对碳纤维材料补强加固钢筋混凝土抗弯构件的破坏形态和极限状态进行了研究,提出了正截面受弯承载力的实用计算方法,可为实际工程设计提供参考。     

桥梁宽度和跨度对城市桥梁活载偏载系数影响的研究

从活载偏载系数简化计算公式出发,研究了城市中小跨径桥梁的宽度、跨度对偏载系数的影响,为箱形梁桥活载偏载系数的取值提供一些经验和参考。     

体外预应力节段预制胶拼梁抗弯极限承载能力模型试验研究

为研究体外预应力节段预制胶拼梁的抗弯极限承载能力和破坏模式,以某3×30m一联连续箱梁桥为背景,以偏不利的实桥中跨为研究对象,根据相似理论,设计制作了一跨缩尺比为1∶3的10m简支工字型试验梁,按照设计承载能力极限状态跨中最大正弯矩荷载组合和活载超载2个阶段进行了分级加载试验。结果表明:跨中最大正弯矩工况下,梁体强度和刚度满足设计要求,结构整体受压,处于弹性受力状态;超载工况下,梁体底板逐渐消压,跨中附近接缝截面底板开裂,随后裂缝逐渐变宽并竖直向上延伸,直至荷载超过接缝截面抗力设计值后,顶板局部混凝土压碎,而钢绞线未屈服;体外预应力节段预制胶拼梁具有较大的抗弯极限承载能力,可能发生的破坏模式为跨中附近接缝截面顶板混凝土受压破坏。     

运营荷载作用下钢混组合梁桥抗弯性能可靠度研究

为分析实际运营荷载作用下钢混组合梁桥的抗弯结构可靠度,建立了钢混组合梁结构可靠度评估方法。首先,确定了钢混组合梁抗弯失效的极限状态方程,并确定了采用i-HLRF算法计算结构可靠度指标;其次,建立了基于全截面塑性的钢混组合梁截面抗弯承载力计算模型,结合文献中105组钢混组合梁试验数据对该计算模型的不确定量度进行了分析;第三,建立了基于实测车辆数据计算桥梁构件荷载效应极值分布模型的方法;最后,结合某一钢混组合梁连续梁桥结构,计算了正弯矩和负弯矩区域的截面抗弯性能结构可靠度指标。结果表明：基于全截面塑性的抗弯承载力计算模型能够很好地表征钢混组合结构的试验极限承载能力,计算模型不确定性量度与各类结构设计参数没有显著相关性,并服从均值为1.02、变异系数为0.07的正态分布;案例桥梁正弯矩区域抗弯性能计算可靠度指标为4.55,而负弯矩区只有4.06,低于我国混凝土桥梁规范采用的目标可靠度指标(4.2)。     

预应力CTRC板加固预载梁弯曲性能的数值研究

对预应力CTRC板加固预载梁的弯曲性能进行了试验和数值模拟研究。根据预载梁的卸载水平和持载水平设置了6个试验工况。试验和数值模拟结果表明,加固梁极限承载力的数值模拟结果与试验结果接近。与未加固的模拟梁相比,加固梁的极限承载力模拟值明显提高,极限承载力模拟值提高的最大比例为74.0%,但卸载水平和持载水平对加固梁的极限承载力影响较小。试验结果和数值模拟结果的对比证明了预应力CTRC板加固预载梁数值模拟的有效性和准确性。     

客运专线下承式系杆拱桥极限承载力分析

为掌握铁路下承式系杆拱桥的极限承载力特性,以新建海南东环客运专线上跨度为61.5m的双线下承式系杆拱桥为背景进行研究.分别采用MIDAS Civil和OpenSEES建立该桥弹性和弹塑性有限元分析模型,采用纤维梁柱单元模拟钢筋混凝土拱肋的非线性响应,分析该桥极限承载力及初始缺陷对其极限承载力的影响.分析结果表明:具初始缺陷的铁路下承式系杆拱桥失稳特征为拱肋侧向位移过大、拱脚形成塑性铰而达到极限承载力,表现为极值点失稳;该类桥梁极限承载力计算需要同时考虑材料几何双重非线性因素影响;随着拱顶初始缺陷增大,该类桥梁桥面外极限承载力有所减小.     

冲击工况下推土机工作装置强度分析

本文针对现行的推土机工作装置设计中存在的问题,提出了用有限元和电测试验相结合的方法进行工作装置强度分析.本文选择冲击工况(包括正载冲击和偏载冲击)作为工作装置强度分析一种极限的工况。诵讨计算和试验分析,得到了工作装置在冲击工况下的响应,而评价其强度性能.     

钢管混凝土提篮拱桥极限承载力计算分析

以某铁路钢管混凝土桥为例,建立有限元模型,计算了拱肋在2种荷载工况下的极限承载力,分析了几何非线性及材料非线性因素对计算结果的影响,并对该桥的结构稳定性作出了结论.     

螺栓锈蚀对盾构隧道接头抗弯性能的影响研究

为研究螺栓锈蚀对隧道服役性能的影响,通过考虑不同荷载类型和偏心距的情况,采用数值模拟的方法对连接螺栓锈蚀后盾构隧道接头极限承载力和抗弯刚度的变化进行分析,并与模型试验数据进行对比。通过对比分析发现： 1）螺栓锈蚀后受压区混凝土和螺栓屈服时的接头弯矩有所降低,结构弹性极限降低。2）在结构弹性阶段,螺栓锈蚀基本不会影响管片的接头抗弯性能; 在塑性阶段,螺栓锈蚀会使接头的变形增大,接头抗弯刚度降低。3）螺栓锈蚀会降低接头的极限承载力,极限承载力的退化程度与螺栓锈蚀率有关,与螺栓锈蚀范围的大小无关; 在负弯矩工况中,螺栓锈蚀还会改变接头的破坏状态。