拼宽空心板桥的承载能力与结构性能试验研究

位于浙江省省道某空心板旧桥在采用刚性连接法拼宽整治后,荷载等级拟从汽车-20级、挂车-100提升至公路-Ⅰ级(2015规范)。为研究该桥的实际承载能力和该种拼宽形式的受力性能,为此类拼宽空心板桥的设计和施工提供参考,采用正交网格划分的梁格法对该桥进行模拟,按照汽车-20级、挂车-100;公路-Ⅰ级(2004规范);公路-Ⅰ级(2015规范)共3个荷载等级对其进行试验加载。试验结果表明:采用正交网格划分的梁格法可以精确模拟斜桥的弯扭耦合作用和接缝处横向力的传递,实测数据可靠;试验拼宽空心板满足运营荷载等级提升的要求;老桥校验系数均值为0.77,大于拼宽部分的0.65、老桥相对残余均值为10.72%,大于拼宽部分的6.02%,表明老桥安全储备系数小于拼宽部分;相对于铰接拼宽形式,采用刚性连接法的拼宽空心板接缝附近主梁受力变形较为均匀,横向传力效果较为理想,是一种可以广泛推广的空心板拼宽连接方法。     

拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法

为研究拼宽空心板桥荷载横向分布系数的计算方法,首先分别开展采用8,22 cm铺装层的空心板桥足尺模型荷载横向分布试验,接着开展采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥足尺模型荷载横向分布试验,并将试验结果与既有铰接板法和刚接板法荷载横向分布系数的计算结果进行对比分析;最后讨论既有铰接板法和刚接板法的适用范围,进而提出了一种新的荷载横向分布系数计算方法,并探讨拼宽空心板桥的拼接结构刚度取值的合理范围。研究结果表明：既有铰接板法和刚接板法分别适用于计算铺装层厚度较小和较大的空心板桥荷载横向分布系数,但二者均无法考虑不同铺装层厚度对荷载横向分布的影响,为此提出了考虑铺装层厚度影响的荷载横向分布系数计算方法,相应的计算结果与试验结果的偏差仅为2.7%;对于采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥,铰接板法或者刚接板法均无法正确地反映拼宽空心板桥的荷载横向分布规律,为此提出了考虑拼接结构刚度的拼宽空心板桥荷载横向分布系数计算方法,其中新旧桥板高错位布置的拼宽空心板桥拼接结构刚度为不考虑新桥铺装层厚度的刚度,该方法求得的荷载横向分布规律与试验结果的变化趋势一致,相应的计算结果与试验结果的最大偏差仅为5.4%。     

简支梁(板)桥加宽改造形式研究

分析桥梁横向连接方式,通过荷载横向分布系数的计算,确定简支梁板桥改造加宽形式。通过实例,介绍简支梁(板)桥改造的实施方式。     

拼宽梁桥横向受力及偏载系数分析

以某钢-混凝土拼宽连续梁桥为例，研究了不同连接方案形式下拼宽桥的结构力学性能。通过有限元梁格模型对拼宽桥梁进行了横向受力分析，分析结果表明，连接形式对弯矩的影响主要在横向截面中间连接位置处，而对轴力和剪力的影响主要在横向截面的两端处，铰接形式的受力较刚接形式更为不利。同时本文对桥梁拼宽改造前后的偏载系数进行了研究，分析表明拼宽后偏载系数较原先有所降低，建议偏载系数为1.18，可供同类工程参考。     

城市高架简支预制槽形钢混组合梁荷载横向分布研究

本文以城市高架简支预制槽形钢混组合梁桥为研究对象,选取了桥面板与钢梁之间的滑移效应、跨间横梁的个数、桥面板板厚、桥梁宽度和跨径、以及主梁刚度等参数,应用有限元方法,全面分析了各因素对该桥型荷载最不利横向分布系数的影响。研究表明：组合梁的界面滑移效应对荷载最不利横向分布系数影响在5%以内;保证跨径一定,组合梁跨间横梁的个数对宽桥荷载最不利横向分布系数的影响在8%以内,对窄桥则更小;桥面板板厚的增加会使荷载横向分布更均匀,宽跨比越大的桥,板厚对最不利横向分布系数的影响越大;保证桥宽不变,随着跨径的增大,荷载最不利横向分布系数逐渐减小,主梁数相同时,随着宽跨比的增大,最不利横向分布系数逐渐增大。梁高的增加会使最不利横向分布系数更大,但最大增幅保持在5%以内。在今后的标准化设计中,可取某几种最不利参数将其余参数进行包络,从而节约设计成本、提高设计效率。     

横向预应力加固空心板梁桥实例分析

针对装配式预应力混凝土空心板梁桥常见病害,如铰缝破坏、挠度过大等问题,以一座病害空心板梁桥背景,分析采用施加横向体外预应力的加固效果,简述该技术在该桥中的应用。为检验加固效果,在该桥加固前、后开展了静载试验。结果表明,该桥经横向体外预应力加固后主梁应变平均降低17%,挠度平均降低了18%以上,桥梁刚度和横向整体性得到改善;加固后主梁横向分布系数较加固前更加平滑,表明通过横向预应力加固可以改善病害空心板梁桥的荷载横向分布,该技术能有效解决"单板受力"问题,能起到有效的加固增强作用。     

大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验研究

介绍某大宽跨比连续T梁桥荷载横向分布系数试验内容和方法,运用梁格法建立该桥有限元模型,对比分析各主梁挠度横向分布系数实测值和计算值,并归纳不同横隔板数量对大宽跨比T梁横向分布系数的影响。试验结果表明:各主梁横向分布系数计算值曲线和实测值曲线吻合较好。研究结果可为同类桥梁设计和试验提供参考。     

新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布分析

为分析新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布特性，以兰州市中川机场的一座新型波形钢腹板曲线箱梁桥为背景，采用有限元法对其荷载横向分布展开研究。首先，通过软件ANSYS18.2建立该曲线梁桥有限元模型，模型的正确性已得到试验数值的验证；然后，分析了3种参数对该曲线梁桥荷载横向分布的影响规律。结果表明，新型波形钢腹板曲线箱梁桥的有限元模型接近实际的桥梁结构；采用类型Ⅳ的横联，该桥荷载横向分布系数最小，采用类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的横联，其荷载横向分布系数相近，多方面考虑建议采用类型Ⅳ横向联系；对于不同类型的横联，横联间距为6.4 m和8.0 m下的荷载横向分布系数相近，考虑到曲线梁桥受力复杂，建议将横联间距控制在4.8 m以内；该桥荷载横向分布系数随桥梁跨径的增大而减小，且减幅较大。研究结果可为该类桥梁荷载横向分布的研究提供理论依据。     

少横向联系钢板组合宽梁桥的荷载横向分布研究

目前,钢板组合宽梁桥中的横向联系布置数量趋于减少,为研究此种情形下宽桥的应力特别是荷载横向分布情况、并对比各荷载横向分布系数计算方法的适用性,以一座30 m简支钢板组合宽梁桥为背景,采用有限元法和国内外几种计算方法对其荷载横向分布系数进行计算,并选取桥面板厚度和钢横撑尺寸为参数进行对比分析。结果表明：中梁与边梁的荷载横向分布系数接近;相对于跨中不设横向联系,增设一道横向联系会略微增大边梁,减小中梁的荷载横向分布系数;桥面板厚度的影响很小;钢横撑的刚度并非越大越好,需根据实际情况选择;刚接梁法和AASHTO LRFD规范给出的计算方法较为可靠。     

高速公路桥梁收费站前拥堵车辆荷载评估

因收费排队,使得桥上汽车间距减小,桥梁全宽、全长满布荷载及行车集中制动的概率大大增加,实际运营状态的汽车荷载分布模式与规范规定的荷载有很大区别。该文以《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)的荷载模式为基础,根据收费广场荷载分布的特殊性,对实际交通状况进行了调研、统计和分析;研究了因交通量增加、大吨位车辆多和轴荷分布变化引起的汽车活载修正,汽车荷载横向分布系数的修正,汽车纵向布置的调整,以及汽车制动力系数的调整等内容。某大桥引桥桥头段拟改、扩建为收费广场,按前述分析为基础建立了新荷载标准(模式),为大桥旧桥改造和新建拼宽结构进行评估提供依据。该实例可供同类工程参考。     

斜交连续板梁桥拼宽纵向接缝连接模型静载试验研究

以厦漳高速公路凤山分离立交大桥拓宽改造为背景,对斜交空心板梁桥拓宽改造纵向接缝连接问题进行试验研究,分析比较不同纵向接缝连接方式桥梁关键截面的应力分布、挠度与荷载横向分布等静力特性,同时通过数值分析比较了不均匀沉降引起的不同接缝连接桥梁的受力性能.结果表明:(1)刚性连接模型的整体性能略优于铰接连接模型;(2)新旧桥翼...     

既有城市立交拼宽改造设计方案研究

文中以某立交拼宽改造工程为例,基于立交的现状条件、功能定位及堵点分析,提出立交拼宽改造和拆除重建相结合总体设计方案,并研究拼宽桥横向连接方式对旧桥结构受力的影响。结果表明,拼宽桥上部及下部结构分离、旧桥T梁凿除0.5 m悬臂、涉堤处桥台采用以填为主的高桩承台形式等措施经济有效。     

混凝土T梁桥结构体系损伤评价试验研究

以16m跨径的T梁桥标准图为基础,按1：4的缩尺比例,采用焊接钢板的连接方法设计了一座5片T梁桥模型。通过不同的钢板连接方式,将横隔梁横向连接损伤对T桥梁桥承栽能力的影响进行了试验和有限元分析,研究了不同损伤工况对T梁桥荷载横向分配的影响。结果表明,在保持横隔梁连接的情况下,翼缘连接的强弱对荷载横向分配的影响很小;横向连接损伤只对相邻梁的荷载横向分配产生较大的影响,对其余梁的影响很弱;当单个横向连接除端横隔梁外全部损伤时,由于其他横隔梁的有利作用,其荷载分配并没有退化到翼缘连接决定的状态。只有当某片梁两侧的横隔梁同时损伤时,这片梁的荷载横向分布才退化到由翼缘连接决定的状态。     

某简支T梁桥病害分析及加固方案

某桥建于20世纪60年代,上部为预应力简支T梁。因使用多年,原桥设计荷载已不能满足交通发展的需求,T梁的横向连接削弱,单梁受力超过了原设计荷载,导致梁体产生裂缝,严重影响结构的耐久性和运营安全。通过对某桥病害现状和检测数据的分析,得出该桥病害产生的主要原因,并提出2种可行的加固设计方案。依据加固设计思路和控制要求,对2个方案进行比较分析,选定粘贴碳纤维加固技术进行维修加固。     

旧铰接板梁桥横向分布系数现场试验研究

以一座已经运营了十几年的简支小箱梁桥为背景,通过对桥梁现场加载测试试验,获得了该桥横向分布系数试验值,同时根据铰接板理论和结构力学基本原理,分析得到了该桥横向分布系数的理论值,最后对横向分布系数试验值与理论值进行了对比,总结了旧桥横向分布系数的变化规律,从对比结果可知:旧桥横向分布系数实测值与理论值结果相差比较大,因此,对旧桥进行安全评估时,应该实测旧桥的横向分布系数,才能更准确地得到旧桥的实际受力情况,另外,该桥的横向分布系数现场试验方法可以给旧桥安全评估提供重要指导。     

装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布研究

为科学合理地评价装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布规律,选取相同桥面宽度、不同跨径、不同主梁数及不同主梁高度的6种钢-混组合梁桥为研究对象,分别采用杠杆原理法、刚性横梁法、修正的刚性横梁法、铰接梁法、刚接梁法、G-M法以及有限元法对其荷载横向分布系数进行了计算分析,并进一步通过数值回归方法拟合出适用于此类型桥梁荷载横向分布系数的计算公式。结果表明:杠杆原理法、刚性横梁法与有限元法的计算误差约为30%,误差较大,不适用于装配式多主梁钢-混组合梁桥的荷载横向分布系数计算;铰接梁法和刚接梁法不适用于换算截面抗扭刚度比抗弯刚度小太多的组合梁桥的荷载横向分布系数计算;采用杠杆原理法和刚性横梁法计算时,由于不涉及主梁截面特性的影响,所以,计算得到的横向分布系数仅与主梁数和主梁间距有关,而与桥梁跨径、主梁高度无关;当宽跨比、桥面宽度和主梁间距的比值不同时,刚接梁法、G-M法和修正的刚性横梁法应按不同适用条件去考虑其横向分布系数计算;主梁数量的变化对荷载横向分布系数计算值的影响大于跨径对其的影响(相差67%);拟合的横向分布计算公式与有限元计算值吻合良好,计算误差均在15%以内。     

空腹式肋拱桥静载试验与荷载横向分布分析

以云南某大跨径空腹式箱形肋拱桥为工程背景,阐述了基于静载试验的横向分布系数计算与评定方法;通过对该桥实施静载试验,分别采用挠度法与弯矩法,得到实测的拱肋荷载横向分布系数,并将试验结果与梁格模型理论计算结果进行对比分析,总结拱肋荷载横向分布的规律。结果表明:主拱圈沿纵桥向拱肋控制截面荷载横向分布不一致,边肋荷载横向分布系数推荐采用弯矩法计算,中肋推荐采用挠度法计算。     

连接刚度对加宽桥梁荷载横向分布的影响分析

新旧桥梁的连接设计是加宽桥梁设计的关键.以一座采用刚性湿接缝连接加宽的20m简支空心板桥为例,分析了加宽前后桥梁的荷载横向分布特性.利用数值分析方法,基于不同湿接缝厚度对新旧桥空心板梁横向分布系数进行了计算,探讨了湿接缝的刚度对新旧空心板梁横向分布系数的影响.计算结果表明增大湿接缝的刚度可提高新旧桥梁的整体工作能力,有效降低旧梁横向分布系数.但湿接缝的刚度提高到一定程度后,旧梁横向分布系数的变化减慢,部分梁横向分布系数开始增大.建议在加宽桥梁新旧桥梁的连接设计时,应根据分析结果采用合适的湿接缝厚度.     

在役桥梁结构横向连接状态的评价方法研究

以某公路桥梁的检测及状态评估为背景，结合桥梁的荷载试验，介绍了在役桥梁横向连接状态的评价方法，提出了基于挠度测试与理论横向分布系数对比的桥梁横向连接的评判方法，并对其评定过程进行了分析。     

新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算

对新型GFRP组合梁桥,可借助荷载横向分布的概念把空间问题近似转化为平面问题来计算。对此类桥梁荷载横向分布系数进行理论分析。结合理论推导与有限元计算成果,探讨由拉挤成型GFRP组合桥面板与工字形钢纵梁组合而成的新型GFRP组合梁桥荷载横向分布系数计算公式,从而解决此类桥梁的横向内力分配问题。