装配式空心板钢横隔板抗弯数值模拟与破坏机理研究

针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,在空心板间形成钢横隔板结构传递板间荷载。为了掌握新型空心板连接结构的抗弯受力性能,试设计新型空心板桥,在其跨中顺桥向选取单位长度形成横桥向的梁式结构,建立其纯弯加载的有限元模型。为验证开孔钢板在铰缝处弯曲性能模拟的正确性,另外建立了设置开孔钢板的组合梁负弯矩试验模型,利用已有试验结果验证开孔钢板在弯曲受力下数值模拟方法的正确性。研究结果表明,在装配式空心板钢横隔板连接构造受力性能数值模拟中,钢板与混凝土界面法线方向的接触模拟采用硬接触,贯穿钢筋与混凝土的接触关系采用嵌入的模拟方式可以得到较好的效果;空心板钢横隔板结构在荷载作用下的受力机理为:首先由铰缝接触面受力,当接触面达到承载力部分破坏后,由未破坏的铰缝接触面和开孔钢板与贯穿钢筋组成的榫结构受力,直至破坏。     

空心板桥设置横隔板对桥面铺装层力学性能的影响

以装配式预应力混凝土空心板桥为研究对象,利用有限元程序Midas/Civil建立空心板桥空间实体有限元计算模型,在对称荷载与偏载作用下,分别对无横隔板、端部设置横隔板、端部与跨中均设横隔板3种情况下的装配式预应力混凝土空心板桥的桥面铺装层进行力学性能分析,以了解空心板设置横隔板后对桥面铺装位移及应力分布的影响.计算结果...     

空心薄壁墩横隔板设置研究

常规的空心薄壁墩设计一般每隔20~40 m设置一道横隔板,而横隔板的施工较大程度制约了桥墩的施工工期。该文通过对不同墩高、不同桥墩宽厚比以及不同工况稳定性进行分析,研究取消横隔板设置的可能性以及需要满足的条件,给空心薄壁墩设计提供借鉴。     

波形钢腹板箱梁横隔板间距的研究

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁在偏心荷载作用下畸变效应有所增强,因而需要在跨内设置横隔板来减小畸变翘曲正应力。通过空间有限元分析,验证了横隔板对减小偏载作用下箱梁的翘曲正应力的作用,并分别针对不同高跨比条件下横隔板间距进行了计算分析,回归出了相应的经验公式,而且考虑了钢腹板竖向倾斜角度的影响,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

受超高车辆撞击的钢筋混凝土空心板桥抗弯承载力评定

科学评定受超高车辆撞击的桥梁抗弯承载力,为制订桥梁维修加固方案提供理论依据具有十分重要的意义。文中以某座受超高车辆撞击的钢筋混凝土空心板桥为例,基于受撞后桥梁的材质状况和状态参数检测结果,通过有限元软件MIDAS/Civil进行数值模拟,对钢筋混凝土空心板的抗弯承载力进行评定,计算结果表明空心板的抗弯承载力不满足设计荷载标准要求。     

空心板延伸桥面板桥温度胀缩变形研究

为准确计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形,以某空心板延伸桥面板桥为背景进行研究。监测该桥主梁截面温度场和梁端胀缩变形,与分别采用截面平均温度、桥面板温度、规范给出的有效温度标准值计算的梁端胀缩变形值进行对比。采用MIDAS-FEA建立空心板横截面有限元模型,研究结构参数对空心板截面平均温度的影响,并对比我国不同气候区的空心板截面平均温度极值与规范值的差异。结果表明:采用截面平均温度变化值计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形较为准确;历史极端高温阶段,随着主梁高度及桥面铺装厚度的增大,空心板截面平均温度最高值降低;采用规范给出的有效温度标准值,可能低估空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形。     

装配式空心板桥铰缝局部受力性能研究

对装配式空心板桥铰缝病害、实际工作状况、局部受力性能进行研究,结果表明:装配式空心板桥铰缝损坏是引起桥面铺装纵向开裂、板底横裂、板间错台及单板受力的主因;装配式空心板桥铰缝计算只传递剪力的假定,与实际受力状态不相符,采用弹性支承连续梁法进行计算分析更符合实际受力情况。     

空心薄壁高墩横隔板设置条件中线弹性经验公式研究

从局部稳定角度出发,考虑空心薄壁高墩截面尺寸、墩高、初始缺陷等因素,利用ANSYS软件建立实体模型并对其进行有限元数值分析。拟合空心薄壁高墩局部稳定容许宽厚比修正经验公式,并将该经验公式计算结果作为是否需要设置横隔板的依据。     

装配式空心板桥板间铰缝破坏加固方法研究

铰缝破坏是装配式空心板桥的一种常见病害,目前最常用的加固方法是凿除破坏铰缝和桥面铺装再重新浇筑,但是这种方法不能从根本上消除铰缝破坏而造成屡修屡坏。通过比较国内外空心板桥的构造特点,发现两者在设计上最大的区别是国外的桥梁在横隔板内施加了强大的横向预应力。实践表明:增加横向预应力可以减小铰缝破坏出现的可能性。为了避免铰缝破坏重复维修,该文提出一种增加横向预应力的加固方法,并设计出相应的加固装置和施工工法。最后对一座典型的装配式空心板桥进行实体有限元建模分析,计算结果表明这种加固方法是可行和合理的。     

钢-UHPC华夫板组合梁负弯矩区抗弯性能试验

为研究钢-UHPC华夫板组合梁负弯矩区抗弯性能,考虑华夫板板肋高度比、纵筋配筋率以及采用抗拔不抗剪栓钉连接件对钢-UHPC华夫板组合梁的破坏模式、裂缝发展规律及承载能力的影响,采用跨中单点加载方式完成了4根钢-UHPC华夫板组合梁试件在负弯矩作用下的静力加载试验。基于简化塑性理论,并考虑将UHPC受拉区的拉应力分布等效为均匀应力分布,提出了负弯矩区钢-UHPC华夫板组合梁的极限抗弯承载力计算方法。研究结果表明：负弯矩作用下,4根钢-UHPC华夫板组合梁试件的破坏形态均为典型的弯曲破坏;极限状态下,华夫板内纵向受拉钢筋屈服,钢梁上翼缘受拉屈服,钢梁下翼缘受压发生局部屈曲,华夫板跨中主裂缝贯通,其余裂缝呈现密集分布且纤细的特点。保证华夫板总高度90 mm不变,板肋高度比由1∶1减小为1∶2会加剧华夫板的裂缝开展,使试件的开裂荷载和初始刚度略有降低,但承载能力基本不变。华夫板配筋率增大1.05%,试件的承载力与刚度分别提高18.4%与7.7%,并且有助于约束华夫板的裂缝宽度。采用抗拔不抗剪栓钉连接件可在一定程度上抑制试件在正常使用阶段时的裂缝开展,但会导致试件承载力、刚度和延性下降,下降幅度分别为6.9%、9.6%和19.7%。根据所提出的钢-UHPC华夫板组合梁负弯矩区极限抗弯承载力的理论计算公式所得的计算值略低于试验值,且相对误差在10%以内。     

简支空心板桥铰缝受力性能分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对空心板桥铰缝影响规律,以实际工程为背景,采用通用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥有限元分析模型,在模型得到验证的基础上,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量和行车荷载,以此来了解简支空心板桥梁铰缝受力特性。分析结果表明,铰缝内应力随着铺装层厚度和弹性模量的增大而减小,其中以铰缝竖向剪应力减小最明显;超载能显著增加铰缝内应力,是造成空心板铰缝破坏最主要原因;增加桥梁水平荷载对铰缝内横向正应力和竖向剪应力基本无影响,但会一定程度增加纵向剪应力。     

钢束对空心板桥梁横向分布系数的影响

空心板梁桥的横向分布系数对其结构设计至关重要,常规计算中不计入钢束对其影响.鉴于钢束会提高板梁的竖向刚度,研究了钢束对空心板梁桥横向分布系数的影响.以一跨有19片空心板梁为例,基于迈达斯(Midas Civil)建立桥梁上部结构的梁格模型;对空心板钢束的数量进行适当调整,通过跨中挠度求解移动荷载的横向分布系数,并与桥博...     

大跨度波形钢腹板组合梁桥横隔板优化分析

近年来,大跨度波纹钢腹板组合梁桥在高等级公路建设中应用得越来越多,但对其结构的研究还处于起步阶段,结构分析不够细致。以甘肃某高速公路波形钢腹板刚构-连续大桥设计为背景,利用桥梁空间计算软件Midas/Civil进行数值模拟,分析波形钢腹板箱梁横隔板的不同设置方式对结构力学性能的影响,通过优化横隔板布设来改善结构受力,为将来该类桥梁的设计提供借鉴和参考。     

粘贴钢板桥梁加固设计和抗弯承载力极限状态分析

粘贴钢板或其他纤维复合材料对梁的受拉薄弱区进行补强是桥梁加固的主要方式之一.对于自重和恒载远小于活载的桥梁,可以不考虑加固后构件受力的阶段性效应,认为自重、恒载和活载均由加固后的截面承担.针对T形截面梁,分析粘贴钢板加固桥梁构件正截面抗弯承载力的计算公式和适用条件,给出极限状态加固设计和截面复核的方法与步骤.     

波形钢腹板工字钢梁抗弯性能试验研究

传统的工字钢梁通常由顶板、底板和中部的平腹板焊接而成,由于腹板承受较大的竖向荷载,极易出现弯曲变形,导致整体刚度下降,结构承载受到较大影响。为了改善这一情况,研究了波形钢腹板工字梁在竖向荷载作用下的弯曲特性,通过有限元分析、理论计算和试验研究,得出不同荷载值作用时相应的应变值和挠度值,并与普通工字梁进行对比。结果表明,波形钢腹板工字梁具有更大的抗弯极限承载力,能较大程度地改善传统工字钢梁挠度过大的问题。     

钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究

横隔板弧形切口处疲劳开裂是钢箱梁的主要疲劳病害之一,为提高该细节的疲劳性能,确定其合理构造形式,以某悬索桥(加劲梁采用钢箱梁)为背景,建立钢箱梁节段有限元模型进行疲劳应力分析,基于P-M线性积伤律和Eurocode 3提供的S~N曲线计算其疲劳寿命,比较6种国内外常用弧形切口的疲劳性能,并分析切口半径和横隔板厚度对疲劳应力的影响。结果表明:轮载作用下横隔板弧形切口处存在明显的拉、压应力集中区;疲劳裂纹萌生于压应力集中区,裂纹扩展方向与主压应力方向基本垂直;弧形切口的形式显著影响其疲劳性能,国内外典型孔型中,圆弧+直线方案(孔型4)为刚性横隔板弧形切口的最佳孔型;适当增加孔型4的切口半径和横隔板厚度有利于提高其疲劳寿命,增加切口半径较增加板厚效果更好。     

钢箱梁横隔板弧形切口疲劳性能及构造优化研究

为评估正交异性钢桥面板的疲劳寿命,给维修和设计提供参考,以某连续钢箱梁桥(设置高1.8 m的横隔板与净高0.9 m的横肋)为背景进行研究.采用ANSYS子模型技术建立了钢箱梁节段模型,基于热点应力法对横隔板与横肋弧形切口起始处和弧形切口自由边两处疲劳细节进行了寿命预测,并就两处细节疲劳性能对弧形切口型式和板厚变化的敏感...     

钢-UHPC连续组合梁抗弯性能试验

为研究钢-超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）连续组合梁的抗弯承载能力,完成了2根大比例缩尺模型的静载试验,包括1根钢-UHPC连续组合梁和1根预应力钢-普通混凝土（Normal Strength Concrete,NC）连续组合梁,对其挠度、应力分布、裂缝发生发展模式及承载能力进行分析,并研究了钢-UHPC连续组合梁的弯矩重分布性能。同时,采用ABAQUS软件中的塑性损伤模型（CDP）进行数值模拟。结果表明：钢-UHPC连续组合梁UHPC板的名义开裂强度为普通组合梁预应力NC板的2.2倍,钢-UHPC连续组合梁的极限承载力约为普通组合梁的1.2倍;UHPC板开裂后裂缝密集、间距小,且以长度较小的微裂纹为主;UHPC板/NC板与钢梁均采用群钉连接,二者相对滑移较小,可有效形成整体共同工作;采用塑性理论计算钢-UHPC连续组合梁的抗弯承载能力,应考虑UHPC的抗拉强度,与现有组合结构规范公式相比,根据所提出方法计算得到的负弯矩区截面抗弯承载力与试验值吻合较好;考虑UHPC抗拉强度后,钢-UHPC连续组合梁负弯矩区塑性铰转动能力降低,弯矩调幅需求及有效弯矩重分布能力均明显下降。     

预应力砼空心板桥加固性能试验分析

针对某空心板桥的病害,采用加填封端混凝土、腹板加厚、腹板黏贴钢板等加固手段以期改善其受力性能,并通过加固后的静载试验及病害跟踪检查分析等方法来评价维修加固效果,可为相应的工程实践提供有价值的参考。     

钢桥面板横隔板多裂纹扩展三维数值模拟及其特性研究

针对正交异性钢桥面中横隔板弧形开孔处存在的多裂纹这一特殊情况,采用通用有限元软件ANSYS建立了含多裂纹的有限元数值模型。基于所建立的数值模型,通过计算精度较高的相互作用积分法得到裂纹尖端应力强度因子K,并将其作为基本参量对多裂纹的扩展特性进行分析研究。研究结果表明:正交异性钢桥面板中初始存在多条裂纹时,随着荷载循环作用次数的增加,裂纹扩展将发展成以其中一条裂纹作为主裂纹进行扩展,剩余裂纹则在扩展至一定长度后停止扩展;横隔板弧形开孔边缘产生的角裂纹后期将扩展成穿透型裂纹,该处疲劳裂纹扩展到后期为穿透型疲劳裂纹。