全预制轻型预应力UHPC薄壁盖梁抗剪性能试验

为解决桥梁装配式施工中传统混凝土盖梁自重过大、整体吊装困难的难题,提出全预制轻型部分预应力超高性能混凝土（Ultra-high-performance Concrete,UHPC）薄壁盖梁的设计方案。为研究UHPC薄壁盖梁的斜截面抗裂性能及抗剪承载力,完成1根相似比1：2的大比例UHPC薄壁盖梁共2次模型试验,获得模型从加载到破坏全过程的开裂和破坏荷载、裂缝和变形分布规律等关键试验结果;分析梁体应变、预应力、裂缝的分布规律,考虑UHPC的应变硬化特征,基于材料力学公式提出斜截面开裂剪力的理论计算方法,考虑UHPC结构裂缝分布和结构形状系数等,提出斜裂缝宽度的计算公式。按照不同规范对UHPC盖梁抗剪承载力进行计算对比,以法国UHPC规范为基础,对比分析UHPC基体、箍筋、钢纤维及纵筋销栓作用对结构抗剪承载能力的影响程度。研究结果表明：计算结果与模型的开裂剪力以及裂缝宽度吻合良好;各国规范均低估了UHPC结构的抗剪承载能力;提出的UHPC盖梁具有自重轻、施工快捷等特点,充分利用了UHPC的超高抗拉性能和应变硬化特征,具有优异的斜截面抗裂性能以及抗剪性能;建议取消弯起钢筋、适当增加预应力筋,浇筑UHPC时应增设抗浮措施等。研究成果可为UHPC盖梁的应用提供参考。     

800m级钢-UHPC组合桁式拱桥概念设计与可行性研究

提出了一种特大跨径钢-UHPC组合桁式拱桥新体系。新体系拱桥用UHPC箱型拱肋承受巨大的轴力,采用钢腹杆钢横联规避开裂的风险;相比传统混凝土拱桥,新体系拱桥自重大幅度降低;相比钢拱桥,其不存在厚板焊接困难的问题;采用斜拉扣挂分多次悬臂合龙施工法,扣索只需承受单次合龙的主拱自重并多次循环利用,施工临时措施费用大大降低,因而具有良好的经济性。通过对跨径800m的钢-UHPC组合桁式拱桥的试设计,结果表明:主拱分3次合龙时,斜拉扣挂只需承担36%的主拱自重,拱肋最大压应力为64.9 MPa,无拉应力,各施工阶段的稳定性、应力、刚度等均满足要求。平均每平米桥面主拱圈材料用量指标为:钢材380kg,UHPC 0.61m3,自重2.03t。对比研究表明新型钢-UHPC组合桁式拱桥具有显著的技术经济优势,可适用于500~1 000m级跨径的拱桥。     

大跨悬索桥桁架加劲梁的选型和设计

归纳国内外已建和在建的桁架加劲悬索桥的一般情况,论述了加劲梁的受力特点,分析了主桁、横联、水平联和桥面的各可选型式的特点,根据统计数据得到了若干设计参数的经验取用规则。分析研究表明,在大跨度悬索桥中,抗扭能力是桥面结构最主要的加劲要求;加劲桁梁的高跨比与桥面设计风速的平方存在线性回归关系,因此可以由跨径和风速参数来初步拟定桁高;桥面设置一定透空是桁式加劲梁增进气动稳定性的有效和简便手段;上下平联采用K形撑比X形撑获得的扭转刚度要小,但K形撑不参与主桁竖弯,受力状态相对简单。对比混凝土桥面、钢桥面和合成型钢桥面3种方案的技术经济特点,合成钢桥面有助于提高加劲梁扭转性能和结构轻型化。     

基于概率的桥梁劣化模型与维护策略关系

桥梁结构在服役过程中,随着时间的推移,抗力不断降低,其性能逐渐退化.提出桥梁在服役过程中可靠指标的非线性指数劣化模型以及状态指标的非线性劣化模型,能够反映劣化过程中的高次变化规律,结合两种不同的周期预防性维护策略,推导了桥梁服役期间任意时刻可靠度指标与状态指标的计算公式,研究了桥梁可靠度指标与状态指标之间的相互关系.     

软土地基桥台受力分析

利用软土蠕变机理对虎坑大桥的病害现象进行了分析，并应用沈珠江基于散体平衡理论导出的公式对软土地基桥台进行了理论分析，得出了与实际情况一致的结论，从而从理论上说明了病害产生的原因。     

大跨径钢-UHPC轻型组合梁斜拉桥力学与经济性能研究

为解决传统大跨径斜拉桥中钢主梁存在的桥面铺装易损,钢面板疲劳破坏等问题,提出了两种轻型组合梁方案。建立了主跨1 100 m的传统钢主梁斜拉桥和两种轻型组合梁斜拉桥的有限元计算模型,对三种方案的静力性能、动力特性和经济性能进行了分析比较。结果表明:在力学性能方面,两种轻型组合梁在大跨径斜拉桥中的应用是可行的;三种方案的初始建设造价相近,从全寿命角度来看,两种轻型组合梁斜拉桥的经济性能明显优于传统钢主梁斜拉桥。     

基于概率的桥梁劣化模型与维护策略关系

桥梁结构在服役过程中,随着时间的推移,抗力不断降低,其性能逐渐退化.提出桥梁在服役过程中可靠指标的非线性指数劣化模型以及状态指标的非线性劣化模型,能够反映劣化过程中的高次变化规律,结合两种不同的周期预防性维护策略,推导了桥梁服役期间任意时刻可靠度指标与状态指标的计算公式,研究了桥梁可靠度指标与状态指标之间的相互关系.     

钢纤维特性对UHPC轴拉性能与弯拉性能的影响及对比研究

为定量地研究钢纤维特征参数对超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）受拉性能的影响规律,现对同一纤维体积掺量（2%）下不同纤维长径比（59~100）、不同纤维类型（端钩型与平直型）及无钢纤维的UHPC试件分别开展了轴拉试验与四点弯拉试验。通过选取拉伸全曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析了UHPC拉伸过程中的轴拉性能与弯拉性能,并对2种拉伸试验下的初裂强度与峰值强度进行了对比与分析,最后利用ABAQUS软件对2种拉伸全曲线进行了有限元倒推分析。研究结果表明：①随着一定范围内的纤维长径比的增加,与轴拉试验相比,UHPC试件的拉伸强度和拉伸韧性在弯拉试验中提升得更明显;②无论是端钩型还是平直型纤维试件,轴拉应变达到3 000×10^-6时的应力均高于7 MPa,且大弯拉变形状态下的强度均仍为弯拉初裂强度的1.17~2.43倍;③有无钢纤维对UHPC轴拉性能与弯拉性能均具有不同程度的裂后增强效果,其中后者优于前者;④在UHPC结构设计中可用考虑尺寸效应修正后的弯拉初裂强度来估算轴拉初裂强度,且扣除纤维取向的影响后,基于ABAQUS有限元软件倒推输入的三折线轴拉本构与实测的轴拉本构基本相符。     

砼箱形梁横向温度应力计算分析

参照 4个国家 5种规范关于温度梯度的不同规定 ,对 3种不同桥型的砼箱梁的温变横向应力作了计算和比较 ,并对温度敏感性作了分析 ,结论表明温度效应是桥面开裂的重要原因之一     

斜拉桥预应力索塔优化布束方式研究

斜拉桥预应力箱形索塔，其预应力布置有多种不同的方式，通过多个索塔研究工作的积累，提出了索塔中预应力优化布置方式的理论解答，目的是节约力筋，使塔内应力均衡并提高承载潜力，实例表明该法是成功的。