脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥受力性能的影响

采用平面应变理论推导了轴向压力、温度荷载、收缩应变作用下钢管和核心混凝土界面拉应力的计算公式;提出了钢管混凝土拱桥完全脱黏的计算模型,分析了脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥内力、刚度和面内极限承载力的影响;提出了采用内法兰构造在有限点限制钢管与核心混凝土相对滑移的脱黏对策,并以茅草街大桥实测数据对内法兰构造的有效性进行了验证。结果表明:脱黏使桁架式钢管混凝土拱桥钢管内力增大,结构刚度降低,面内极限承载力下降;在有限点设置内法兰构造使得脱黏之后桁架式钢管混凝土拱桥的受力性能与黏结良好时比较接近。     

二次预应力连续梁的施工过程分析

根据二次预应力连续梁的施工过程，提出了施工阶段的应力和变形分析方法。通过对常规预应力连续梁的计算结果对比，可以看到二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题。     

三汊矶自锚式悬索桥锚箱试验研究

自锚式悬索桥不同于常规的地锚式悬索桥,它是把主缆直接锚固在加劲梁的两端,加劲梁不仅要承受较大的弯矩,而且还要承受相当大的轴力。如何在合理的构造布置下将主缆的水平分力平顺地传递到加劲梁上,同时保证主缆与加劲梁连接的强度、刚度和稳定性,这是自锚式悬索桥最为关键的技术之一。长沙市三汊矶湘江大桥是一座双塔自锚式悬索桥,主缆通过钢锚箱锚固,并且主要由腹板将主缆轴力传递给整个加劲梁。该文介绍了大桥钢锚箱1∶3.2大比例模型试验,并且对作为主要传力构件的腹板和锚固体做了详细对比分析,验证了大桥锚箱的安全性和可靠性,为三汊矶大桥锚固结构的设计提供直接指导。     

钢管混凝土拱空间极限承载力高精度分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱空间极限承载力计算方法对1个X型双肋拱与1个平行双肋拱进行了空间极限承载力计算.在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中,针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序,在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这1个参数就可实现对结构的重新划分且极大地降低了非线性方程组的阶数,非常方便且实用.在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还对不同的横撑根数对结构空间极限承载力的影响进行了分析.     

多排预应力波形钢腹板组合挑梁试验及力学特性分析

对新型组合脊骨梁结构中的多排预应力波形钢腹板组合挑梁进行了模型试验,并根据波形钢腹板不抵抗弯矩的结论和拟平截面假定,分析了这种结构的徐变收缩效应和预应力作用效率;同时,采用基于换算截面的修正刚接梁法,计算得出波形钢腹板挑梁间的荷载分布规律和活载下的内力分布.结果表明:预应力波形钢腹板挑梁的混凝土桥面板抗裂安全性较常规组合挑梁有明显的提高,显示出优越的力学性能.     

混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法.建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程.研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本.     

装配式纤维混凝土组合桥面体系试验

针对正交异性钢桥面疲劳开裂,传统沥青混凝土铺装层破损以及纤维混凝土铺装层采用整体现浇施工时需要大面积现场养护等技术难题,提出了一种新型装配式组合桥面体系,即:装配式活性粉末混凝土(RPC)层本体为现浇RPC层,其中嵌合有周围布设企口接头的预制RPC桥面板,并通过剪力钉与正交异性钢桥面板联合成整体,形成组合桥面。为验证该企口接缝的强度,进行了装配式纤维混凝土组合桥面结构模型试验及理论分析。研究结果表明:采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢桥面结构中的拉应力降幅可达49%;当企口接缝处出现肉眼可见的细微裂缝时,与接缝位置对应的同断面现浇RPC强度为12.5 MPa,表明此种接头形式将接缝承受的拉应力部分转化为剪应力,从而有效降低了装配式纤维混凝土组合桥面开裂的风险。     

基于自动型全站仪的桥梁结构动态监测试验

为了解决桥梁动态监测中难以同步监测准静态位移和动态位移的问题,首次采用自动型全站仪(RTS)监测桥梁结构位移和振动频率,并在英国诺丁汉大学 NGB实验室、诺丁汉威尔福德悬索桥分别进行模拟试验与实桥监测试验。集成全球导航卫星系统(GNSS)接收机和自制精密时间数据采集器,使RTS和加速度计同步采集GNSS时间,用皮尔逊积矩相关系数法修正时滞;设计8阶Ⅰ型切比雪夫高通滤波器,分离RTS位移中的准静态部分和动态部分,并使用改进的切比雪夫高通滤波和梯形法则数值积分方法,从加速度数据中获取位移数据。分析结果表明：RTS 能同时监测结构振动准静态位移和动态位移,静态监测精度优于0.5 mm,动态监测精度优于2.0 mm;RTS和加速度计监测的动态位移、振动频率结果吻合,两者位移差值的标准差小于0.7 mm;RTS 监测方法精度能满足实际工程要求。     

主跨400 m的UHPC连续梁桥优化设计

利用超高性能混凝土(UHPC)的优越性能,提出了与之相适应的新型箱梁结构,目的是利用材料的高强度及新结构的轻型化,解决常规混凝土连续箱梁桥易开裂、下挠和自重过大、跨径难以突破300 m的难题.在原有工作的基础上,对主跨400m的UHPC连续箱梁桥进行了整体性能分析及优化设计,优化内容包括桥梁边跨长度、梁高、板厚等主要参数,以得到其合适的取值范围,根据优化结果建议:边跨与主跨跨径比范围为0.55 ～0.65;中支点梁高与主跨跨径比范围为1/20 ～ 1/25;跨中梁高与支点梁高比范围为1/1.8～1/2.3.整体性能分析结果表明:运用UHPC及新结构,能轻松实现连续梁桥400 m跨径的突破,并具有较大的整体刚度及安全储备.综合考虑长期社会经济效益,在主跨跨径300 ～ 500 m范围内,该新型结构可与斜拉桥、悬索桥等其他桥型形成强有力的竞争选型方案.