预应力混凝土先简支后连续梁桥加固效果分析

在分析一座预应力混凝土先简支后连续工字梁病害情况和加固措施的基础上,通过设置相应的荷载试验工况,对其采用改善主梁抗弯性能和结构横向受力整体性的加固措施进行了研究,获取结构在试验荷载下的应变和变形参数,并将其与理论计算值进行比较,对其加固效果进行了评价。结果表明：采用增设横隔板和梁底粘贴预应力纤维薄板加固措施对改善桥梁结构的受力性能是有效的。     

横向联结系对中小跨径钢板组合梁桥静力性能影响研究

结合常用中小跨径钢板组合梁的构造,利用有限元软件计算分析横向联结系的数量、截面形式对钢板组合梁桥受力性能的影响。计算结果表明：对于跨中截面,跨间小横梁数量越多,则混凝土板顶面纵桥向压应力越大、底面纵桥向压应力越小、混凝土板顶面横桥向拉应力越小、底面横桥向拉应力越大;而跨间小横梁数量对中支点处混凝土板和所有钢梁的受力性能几乎无影响。跨间布置奇数道小横梁比布置偶数道小横梁对结构受力更有利,建议中小跨径钢板组合梁跨间布置不少于3道小横梁;小横梁数量对主梁挠度影响较小,其影响程度远远小于混凝土板厚度改变对主梁挠度的影响。     

超高性能纤维混凝土加固公路桥梁的分析与评定

以CFRP加固后的重庆某大桥单片中板为研究对象,进行单梁有限元模型的建立,对CFRP加固预应力空心板的承载能力进行分析。结果表明:CFRP加固对延缓裂缝的出现影响较小;但CFRP加固能有效制约裂缝的进一步开展,提高梁体抗裂性能。CFRP加固能增强了主梁横向刚度,改善横向受力;跨中截面全部测点挠度减小幅度集中在9.8%~19.5%之间。CFRP加固能有效减小正常使用下的跨中截面变形;CFRP与钢筋混凝土经过协同作用可改善整个主梁受力。在受拉区,CFRP加固可有效减小混凝土最大拉应力,增强结构变形能力;在受压区,CFRP加固对混凝土最大压应力基本无变化;CFRP加固可小幅提高动力特性和结构刚度,并能降低减小冲击系数。     

预应力混凝土T梁变宽拼宽静力特性分析

基于一座4×30 m预应力连续T梁变宽拓宽桥,分别建立新旧桥间布置与旧桥相同数目横隔板、新旧桥间仅跨内设置横隔板而墩顶不设置横隔板和新旧桥间不设置横隔板3种不同横向连接的ANSYS有限元模型,计算和比较了其在汽车荷载、新旧桥差异沉降荷载、温度荷载以及收缩徐变作用下的静力性能。分析表明:新旧桥间设置横隔板,可以显著改善荷载横向分布,降低主梁纵向应力和接缝横向应力。因此推荐新、旧桥间全部设置横隔板的连接方案,供设计参考。     

包神铁路混凝土桥梁横向刚度加固设计方案

在分析包神铁路混凝土桥梁检定报告、按现行规范检算和动力计算结果的基础上,得出桥梁横向刚度不足的结论,制定了6种不同类型T形梁桥的加固方案,即:对短跨低高度混凝土T梁采用增设钢筋混凝土横隔板、对16m以上混凝土T梁采用增设预应力混凝土横隔梁的方案.通过加固前后动力计算结果对比,证明该方案加固效果显著,加固后桥梁符合现行规范要求.     

波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥设计参数分析

为明确波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥关键设计参数的合理取值范围，以3×30 m波形钢腹板结合梁桥通用图为研究对象，建立波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁有限元模型进行参数敏感性分析。研究翼缘板宽厚比、波形钢腹板高厚比、横隔板间距及钢梁高跨比等对结构受力性能的影响，并给出关键设计参数合理取值建议。结果表明：波形钢腹板工字钢梁跨中处受压上翼缘板宽厚比小于23、支点处下翼缘板宽厚比小于19时可满足结构稳定性要求；跨中处波形钢腹板高厚比不宜大于265,支点处腹板厚度由抗剪需求控制；波形钢腹板横向刚度大于平钢板，横隔板间距可放宽至支点处翼缘板宽度的35倍；波形钢腹板工字钢结合板梁桥的钢梁高跨比可取1/28～1/18,经济合理高跨比约为1/25。     

预应力混凝土斜拉桥主梁边箱足尺模型试验

滨州黄河大桥主桥是3塔预应力混凝土斜拉桥,主梁是预应力混凝土箱梁。主梁标准段采用带分离式双边箱截面形式,两边箱之间由桥面板和横隔梁相连,横隔梁结构设置了横向预应力钢束。采用空间有限单元法,建立主梁标准节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析。通过标准梁段足尺模型试验,观测试验模型测点的应变以及模型表面混凝土裂缝的情况。     

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。     

不同连接方式对拓宽后原主梁受力研究

以标准跨径25 m箱梁桥为例,针对上部结构的两种横向拓宽方式:上部结构铰接、上部结构刚接以及有无横隔梁的情况,采用MIDAS对实桥建立空间模型,计算加宽前后全桥各主梁内力,并对其横向分布规律做一总结。     

聚合物改性混凝土加固空心板桥荷载横向分布理论及试验研究

为了解采用粘贴聚合物改性混凝土(MPC)加固空心板桥的效果,及加固后空心板桥荷载横向分布情况,以横向由4片空心板梁组成的空心板桥为研究背景,对加固后空心板桥的横向分布计算方法进行研究,并结合实桥加固后荷载试验结果进行对比分析。研究结果表明:采用MPC加固后的空心板桥荷载横向分布影响线较加固前平缓,桥梁横向整体受力性能显著提高;采用MPC加固后的主梁结构可以传递弯矩,传统的铰接板梁法已不能满足此种加固方法的横向分布计算,提出的修正刚接板梁法及修正G-M法可用于加固后该类型桥梁横向分布计算。     

既有桁式组合拱桥虎口处的局部受力分析研究

既有桁式组合拱桥的空实腹交接处(俗称虎口)是结构的上弦杆、下弦杆和实腹段的交接过渡段,受力较为复杂。文章借助大型通用有限元程ANSYS,建立了虎口处局部三维实体有限元模型,文章针对该处三种构造措施下的受力行为进行计算分析研究。计算结果表明三种构造措施下应力分布特征与桥梁病害情况具有吻合较好。并发现在虎口处采用增设横隔板和施加竖向预应力技术措施和增设横隔板的措施能改善虎口处的受力,特别是采用增设横隔板的措施十分有效。分析结论可供同类工程设计和加固参考。     

型钢-混凝土组合加固装配式空心板梁桥铰缝破坏模式及工作性能研究

为解决装配式空心板梁桥铰缝失效而产生单板受力难题,采用型钢-混凝土组合加固(顶板加固法)装配式空心板梁桥铰缝,以浙江省高速公路某13m装配式空心板梁桥为背景,对加固后铰缝破坏模式及工作性能进行研究。采用有限元软件分别建立铰缝局部(试件)有限元模型和空心板梁整体有限元模型,分析破坏状态下铰缝试件的应力特性和裂缝发展情况,计算跨中偏载作用下空心板梁的挠度特性、应力特性以及荷载横向分布系数变化规律。结果表明:型钢-混凝土组合加固能改变铰缝的传力方式,加固后铰缝破坏模式由弯剪破坏变为弯曲破坏;型钢-混凝土组合加固能显著改善铰缝的工作性能,提高空心板梁桥的承载能力以及加载刚度,促进多片板梁的协调变形,有效减小加载区域板梁与邻近板梁的荷载横向分布系数差异,避免出现单板受力;加固后的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数理论计算建议采用刚接板梁法。     

横向体外预应力在空心板桥加固中的应用研究

药湖大桥系江南最长的高架桥之一,总长9100m,上部结构均为标准跨径20m预应力混凝土宽幅空心板(单板宽1.55m)。经过10余年的运营使用,发现该桥存在铰缝破损较为严重且单板受力现象明显、空心板跨中反拱值偏大等结构性病害。本文通过对体外横向预应力加固该桥的机理进行了分析,并通过实桥静载试验对加固效果进行验证。计算与试验结果均表明,体外横向预应力加固空心板桥效果良好。     

混凝土主梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固区受力性能研究

为了研究混凝土主梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固区的应力分布特征及受力性能,采用ANSYS建立了索梁锚固区的非线性有限元模型,在考虑锚拉板与混凝土主梁摩擦作用和不考虑摩擦作用2种情况下,分析摩擦效应对锚拉板的受力影响,并以应力为控制指标,考虑摩擦作用对索梁锚固区设计进行优化。结果表明,锚拉板与混凝土主梁摩擦作用会明显减小PBL剪力键竖向的应力集中现象,但对其横向的受力几乎不产生影响。在取消锚板上排PBL剪力键后,接触面的应力集中现象得到有效改善,结构受力更为合理。     

四跨一联预应力混凝土连续宽箱梁空间分析

结合上海市中环线虹梅路立交工程对主线四跨一联预应力混凝土连续宽箱梁进行空间分析,得到结构在荷载作用下的剪力滞效应分布规律、截面实际中性轴与平截面假定中性轴的比较、偏载下支座反力的分布规律、挑臂横向挠度、偏载下的偏载系数以及增设跨中横隔板与否对结构受力状态的影响等结论。     

武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁(由钢箱梁与钢箱结合梁组成)斜拉桥,桥面总宽48m。中跨主梁采用整体式钢箱梁,由钢主梁、正交异性钢桥面、钢箱梁横隔板组成。中跨钢主梁高4.5m,设置4道纵腹板。钢箱梁横隔板边侧货车道采用实腹式、中间轻车道采用镂空的桁架式,横隔板间距2.5m。通过参数匹配设计优化正交异性钢桥面的抗疲劳性能。边跨主梁采用钢箱结合梁,由槽型钢主梁与混凝土预制板通过湿接缝与剪力钉结合为整体。边跨钢主梁高4.06m,除顶板外的断面布置与中跨钢箱梁一致。针对钢箱结合梁墩顶负弯矩区混凝土板拉应力大的问题,采取控制混凝土预制板存放龄期、选择合适的预制板结合工序及顶落梁、湿接缝处理、加强结合板配筋等措施。钢箱梁与钢箱结合梁混合面设于桥塔中跨侧18m,通过构造细节处理使2种主梁结构传力安全、可靠。     

混凝土箱肋拱桥加固改造方法探讨

结合广西桂柳高速公路五里大桥的加固实践，总结出横向联系较弱和拱肋箱壁薄是混凝土箱肋式拱桥上部结构产生病害的主要原因。通过在拱上立柱间增设横向钢斜撑，加强拱肋和拱上建筑的横向联系，提高结构的整体受力性能；同时，采用粘贴钢板法来提高拱肋和拱上建筑等混凝土构件的抗弯或抗剪承载力。空间有限元分析和理论计算表明，加固后关键截面的弯矩值降幅在10％以上；粘贴钢板对构件承栽力有大幅提高。从加固前后的荷载试验结果来看，加固后结构在竖向刚度、横向分布、基频和冲击系数等方面得到较大的改善，表明本加固方法能大幅提高箱肋式拱桥的受力性能和横向整体性能。     

矮墩连续刚构桥合龙顶推计算分析及施工控制研究

花都至东莞高速广园快速路跨线桥为(75+125+75) m矮墩混凝土连续刚构桥,上部结构为单箱单室直腹板变截面预应力混凝土箱梁,中跨采用顶推合龙。利用Midas/Civil软件建立三维空间有限元模型,进行顶推效应计算,分析顶推合龙对于施工预拱度的影响,以及顶推对主梁受力性能的改善情况。通过计算可知,顶推对主梁施工预拱度影响较为明显;通过施加顶推力,可以改善混凝土收缩徐变引起的主梁下挠现象,可以改善主梁及主墩的受力性能。同时研究顶推过程中顶推力与位移、应力之间的关系,提出矮墩连续刚构桥中跨合龙顶推过程控制方法,为同类型的桥梁顶推合龙施工控制提供了一定的参考。     

既有整体桥的加固设计方案研究

当既有整体桥的受力性能无法满足规范验算要求时，需进行加固设计，其加固技术与常规有缝桥存在不同。以某预应力混凝土连续T梁整体桥为背景工程，采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型，通过与实桥静载试验结果对比验证有限元模型的准确性。采用新规范开展该桥受力性能的验算校核，并基于验算结果提出适用的加固设计方案并验算加固效果。研究发现，有限元计算结果与静载试验结果吻合较好，有限元模型可精确模拟背景工程的受力特性。由于新规范对于温度作用、汽车荷载以及容许应力值等的要求提高，该桥的上部结构无法满足新规范的要求，其原因是桥台处主梁截面底缘和桥墩处主梁截面顶缘出现过大的拉应力，桥台处主梁截面顶缘出现过大的压应力；但下部结构可以满足新规范的要求。采用体外预应力法与混凝土扩大截面法加固，可使主梁的受力性能满足新规范要求。该加固方案同样适用于既有有缝桥的整体式无缝化改造。     

宽箱梁钢拱桥受力分析方法研究

为研究宽箱梁钢拱桥采用常规的二维或空间杆系有限元分析方法能否真实反映结构的受力特性,以南昌市艾溪湖大桥主桥(主跨108 m,全钢结构的外倾式拱肋系杆拱桥,钢梁最大宽度73 m)为背景,采用通用有限元软件ANSYS分别建立该桥杆系有限元模型与杆系板壳混合有限元模型,对比计算分析了不同荷载工况下拱肋以及主梁的受力情况.分析结果表明,2种模型均可用于拱肋的受力计算,但采用杆系模型时不能真实反映主梁的受力特点,需采用混合模型用于主梁受力分析.