大跨度连续刚构桥体外预应力加固技术研究

当前社会交通量急剧增加，大跨度连续刚构桥易出现梁体跨中持续下挠和箱梁产生结构性裂缝等病害，导致自身强度与刚度难以满足要求，从而影响结构安全性与耐久性。为研究体外预应力束刚构桥加固新技术，依托浙江兰溪黄湓大桥，采用一种基于能量变分原理计算的体外预应力增量的加固技术，并建立有限元模型加以验证，结果表明：该加固方法能有效改善墩顶控制截面在在拉应力的情况，经该方案加固后，各控制截面主拉应力消失并转换成一定的压应力储备，最大应力变化幅度达1.121 MPa,各跨中挠度分别减小15.696 mm, 18.790 mm, 17.702 mm,下挠趋势减小，验证了该体外预应力加固技术加固效果良好，能有效提高大跨度连续刚构桥自身承载能力。     

两种施工方式的三跨连续箱梁桥静载试验对比分析

通过对满堂架和挂蓝施工的跨度及截面基本相同两座三跨变截面连续桥进行静载试验,并对其静载试验和仿真结果进行了对比分析,结果表明该两类桥梁跨中挠度和反弯点的最大拉应力差别不大且与仿真结果基本吻合,而挂篮施工的桥梁跨中测试应力与仿真结果差别较大,因此不能简单的按照规程规范将跨中应力作为挂篮施工的三跨连续梁桥静载试验的主要判据。     

粘贴钢板加固RC梁受弯裂缝宽度计算方法

为控制粘贴钢板加固钢筋混凝土(RC)梁的裂缝宽度,对梁加固前、后受弯裂缝产生的机理进行了分析,并通过6根粘贴钢板加固RC简支梁加载的全过程试验,观察裂缝的扩展规律.在RC梁裂缝宽度现有计算方法的基础上,给出了分阶段计算RC梁受弯裂缝宽度的方法和表达式,并对不同受力阶段裂缝宽度的理论计算值与试验结果进行了比较.研究表明:RC梁在开裂状态下粘贴钢板加固后,由于加固前后截面几何性质和受力状态改变,在荷载作用下原有裂缝首先扩展;最大裂缝宽度应按加固前和加固后分别计算,然后迭加,才符合梁的实际受力情况;最大裂缝宽度发生在原钢筋重心附近梁侧面原有裂缝处,而非新裂缝处.     

碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究

为进一步了解加固预应力梁的受力性能,通过试验研究了碳纤维布加固预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,量测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变、梁的变形曲线、裂缝的形态和发展及正截面受弯破坏形态等;得出了试验梁的跨中荷载-挠度曲线,并且对试验结果进行了分析.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以明显提高梁抗弯承载力,粘贴一、两层纤维布的完好梁承载力提高幅度分别为44.73%和55.81%;初始微裂缝对碳纤维布加固预应力混凝土梁的影响较小.     

车载试验法评定旧钢筋混凝土连续梁桥承载力

通过对一座无设计资料旧桥现场汽车加载试验，进行静态、动态测试及材料强度测定，估算出控制截面的纵向受拉钢筋数量和正截面抗弯承载力。实测和理论分析结果表明，该桥支座截面抗弯承载力较高，而跨中截面承载力较低。按道路改造设计要求跨中截面必须加固。此次车载试验结果为此类旧桥承载力评定提供了具有一定参考价值的数据。     

基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法

为了简化部分预应力混凝土梁的设计过程, 减少设计试算的次数, 缩小预应力筋用量的取值范围, 提出了基于裂缝宽度的部分预应力混凝土梁设计方法; 从正常使用状态的裂缝宽度出发, 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) (简称《公路规范》) 中对裂缝宽度的规定, 通过最大裂缝宽度求解受拉区普通钢筋的应力, 并建立关于开裂截面中性轴高度的一元三次方程; 根据预应力筋的有效应变要求, 结合《公路规范》中最小配筋率的规定, 得到了预应力筋用量的上、下限; 给出了设计方法的主要步骤和具体验算过程, 并设计了1根T形截面试验梁, 以验证设计方法的合理性。研究结果表明: 验算梁的抗弯承载力及预应力筋用量的上、下限满足规范要求; 试验梁的荷载与挠度基本呈现三折线关系, 在外荷载为50.0kN时, 试验梁跨中出现裂缝, 外荷载为128.5kN时, 试验梁受拉普通钢筋屈服, 外荷载为157.8kN时, 试验梁跨中混凝土压碎破坏, 试验梁总体呈延性破坏特征, 满足承载性能要求; 在受拉普通钢筋屈服前, 试验梁实测最大裂缝宽度为0.18mm, 未超过预估的最大裂缝宽度0.20mm, 满足正常使用要求。可见, 提出的设计方法合理、可行, 能够简化部分预应力混凝土梁的设计过程。      

预应力混凝土连续道岔梁桥温度效应分析

某在建十三跨预应力混凝土连续箱梁桥由于连续跨数多、超静定次数高、受温度影响显著,采用Mi-das/Civil软件对其梁体在温度梯度作用下应力分布进行分析,同时采用美国AASHTO规范中的分地区温度标准值进行对比分析.结果表明：截面的最大拉应力出现在箱梁顶板的底面位置且数值已远大于混凝土抗拉强度,设计中应采取措施预防裂缝的产生;大跨度高次超静定混凝土箱梁桥的温度敏感性更高,不同温度标准值下,桥梁温度应力差异明显;建议对温度标准值的取值采取按地区温度差异来选取,但可行性还待进一步检验.     

收缩徐变对锚喷混凝土加固结构产生的界面应力分析

锚喷混凝土加固板桥时,新增混凝土收缩徐变对主梁产生有利影响,但对锚喷混凝土自身产生不利影响。通过对收缩徐变产生的界面应力分析,得到界面应力的分布形式和界面应力的影响因素。结果表明：锚喷混凝土收缩徐变产生的纵向拉应力在跨中截面最大,两端为零,界面剪应力两端最大,跨中为零;混凝土收缩徐变所产生的界面应力随着时间增长而逐渐增大,且后期增长速度小于前期增长速度;收缩徐变产生的界面应力随着混凝土厚度增加而增大,随着年环境评价湿度增加而减小;新增混凝土强度与原主梁混凝土强度相差越大,产生的界面应力也越大。     

既有空心板桥底板裂缝与加固分析

底板裂缝是既有空心板桥常见病害之一。依据既有空心板桥底板裂缝检测结果,利用有限元分析方法探讨了底板裂缝对既有空心板桥的性能影响,并分析了采用粘贴钢板法加固空心板底板的加固效果。结果表明:在公路-Ⅱ级汽车设计荷载作用下,该空心板桥已不能满足现在的公路-Ⅱ级汽车设计荷载等级的要求;随着空心板裂缝的发展和材料性能的衰退,跨中截面各块空心板下缘的拉应力和挠度逐渐增大;在采用粘贴钢板法对空心板进行加固后,空心板底缘混凝土的拉应力和跨中截面最大挠度显著降低,提高了桥梁整体结构的承载能力。     

现浇混凝土连续箱梁预应力张拉试验研究

对塘厦高架桥右幅第1联第1孔和第3孔进行预应力张拉试验,并对不同截面和不同测点应力变化进行了分析,得到以下结论:对于第1联第1孔,3个监测截面在预张拉后,整体来说Z1截面应力最大,Z2截面次之,Z3截面最小,且从端部到跨中,整体压应力呈现出减小的趋势;在终张拉后,与预张拉相比,C4和C5应力值增加较为明显,且从端部到跨中,C1、C2和C3压应力呈现出减小的趋势,C4压应力呈现出增大的趋势。而C5压应力呈现出先增大后略微减小的趋势。对于第1联第3孔,3个监测截面在预张拉后,从端部到跨中,整体压应力也呈现出减小的趋势;在终张拉后,从端部到跨中,CC3和CC4压应力呈现出减小的趋势,CC1和CC2压应力呈现出先增大后减小的趋势。     

宽幅多跨变截面连续梁旧桥病害分析及加固设计

以某旧桥加固项目为背景,结合有限元分析软件,对大跨径宽幅连续箱梁常出现的腹板斜向裂缝、底板纵向裂缝及顶板纵向裂缝等病害原因进行了详细的计算分析及总结;对于多跨变截面连续梁采用了创新的体外预应力布置,即达到了改善主拉应力的效果,又提高了跨中下缘压应力储备及跨中承载能力,可为类似旧桥加固桥梁借鉴。     

复合主拱圈加固石拱桥关键技术研究

针对目前规范采用换算截面面积和惯性矩的方法计算石拱桥加固中组合截面承载力无法反应其各部分应力状态的现象,依托实际工程,进行有限元分析.结果显示:加固后原拱圈各截面在承载能力极限状态下的压应力有不同幅度的减小,而新增加固层截面处于较为不利的受拉应力状态,并分析了此加固技术的力学特点.     

沥青混凝土小梁断裂试验有限元模拟

文章使用内聚力模型模拟了沥青混凝土的小梁断裂试验,分析了试验过程中梁中间截面上的法向拉应力的分布、损伤规律和裂缝的形成与扩展情况。研究结果表明:在小梁断裂试验中,梁中间截面上法向拉应力在梁底端最大,向梁顶端逐渐减小;梁中间截面上损伤区域的损伤值随着荷载的增加而增加,并且损伤深度也逐渐增加;梁中间截面底端的损伤值达到1时,梁底端就会产生裂缝,而后裂缝向梁顶端扩展,扩展速率逐渐减小。     

一座变截面连续箱梁桥的腹板斜截面抗剪加固方案探讨

通过对一座预应力混凝土变截面连续箱梁桥斜截面抗剪加固方案对比实例分析,发现被动加固的后加补强材料,由于受分阶段受力造成的“应力(应变)滞后”的影响,在极限状态下根本无法充分发挥材料的抗拉性能,造成极大的浪费.而主动加固采用预应力技术,从根本上解决后加补强材料的“应力(应变)滞后”问题,提高后加补强材料的利用效率,以最少的成本,创造最佳的加固效果.     

先简支后连续T梁桥体系转换过程中力学性能分析

基于迈达斯有限元分析方法,以某座5跨预应力简支变连续T梁桥为依托,分析先简支后连续T梁桥在体系转换过程中不同施工阶段的挠曲变形和截面应力分布状况。结果表明:以体系转换施工阶段T梁受力情况最为不利,但是T梁截面上下缘应力满足设计要求,小于混凝土的抗压强度标准值,结构安全可靠。     

空心板梁桥张拉预应力碳纤维板加固设计及效果分析

空心板结构长大桥梁常采用简支转连续结构,由于施工时负弯矩束张拉控制应力不准确、混凝土浇注质量差、环境作用等原因,易造成空心板墩顶附近底板产生受拉裂缝,带裂缝运行会影响桥梁使用安全性、缩短桥梁使用寿命,常规加固手段很难改变空心板墩顶连续段区域应力状态。以一座简支转连续结构空心板桥梁为例,分析了裂缝病害产生的原因,为改变空心板墩顶连续区域受拉开裂状态,采用张拉预应力碳纤维板加固方法,加固效果良好,实践证明该方法达到维修加固的目的。     

铁路简支梁桥连续加固方案研究

提出了一种多跨简支梁桥连续加固的方案和计算方法，计算表明，加固后的简支梁体内力、位移均有所减小，有利于将来重载列车的运行。     

型钢混凝土梁受弯刚度计算

根据平截面假定和型钢混凝土共同变形假定，推导出型钢混凝土梁刚度与钢筋混凝土及型钢刚度的迭加关系．利用现行混凝土结构设计规范中刚度计算的有关公式，在对中和轴位置和考虑型钢受拉翼缘影响的裂缝间钢筋应力不均匀系数等进行近似处理后，给出了型钢混凝土梁刚度计算公式及其简化公式．给出的计算公式与试验结果吻合较好，可供工程技术人员参考。     

组合加固足尺预应力混凝土箱梁抗弯性能试验

为解决危旧混凝土梁桥结构性能显著下降的问题, 采用足尺试验研究了应用钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁的抗弯承载性能; 对2片20m跨径钢板-混凝土组合加固足尺梁进行抗弯承载性能试验, 并与1片未加固足尺梁和1片预应力CFRP加固足尺梁的抗弯承载性能试验结果进行对比, 分析了足尺预应力混凝土小箱梁组合加固后的抗弯性能, 研究了加载全过程跨中截面的加固钢板、原梁主筋、顶板混凝土和钢筋与连接构造的应变变化规律; 基于足尺试验结果, 建立了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁抗弯承载力简化计算公式。研究结果表明: 钢板-混凝土组合加固梁在破坏时表现出明显塑性破坏特征; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固足尺试验梁的极限承载力实测值提高了76%以上, 在正常使用阶段下的刚度提高1倍以上, 因此, 组合加固能显著提高预应力混凝土箱梁的承载性能; 受力过程中试验梁跨中截面应变分布符合平截面假定; 组合加固部分与混凝土箱梁腹板纵向相对滑移小于0.6mm, 因此, 钢板-混凝土组合加固后的试验梁整体工作性能较好; 足尺试验得到的极限承载力与简化公式计算结果的比值分别为1.06和1.01, 因此, 简化公式可靠, 可用于组合加固预应力混凝土箱梁的承载性能计算与分析。      

关于绝对最大弯矩的思考

通过理论推导，确定了简支梁绝对最大弯矩与跨中截面最大弯矩差值的上限，从而对实际设计工作提出有益的建议。