钢-混凝土组合梁桥温度场与温度效应研究综述

组合结构桥梁由热工性能差异显著的钢材和混凝土构成,温度效应往往成为控制其设计和应用的关键因素,因此,对其温度场和温度效应进行准确地计算与评估具有重要的科研价值与工程意义。对组合结构桥梁温度场与温度效应开展了综述研究。首先,对各国桥梁规范温度荷载的规定进行归纳对比,讨论不同规范中温度荷载计算方法的特点,总结中国现有规范对全国气候划分的分辨率不足、对日照辐射的考虑不够完善等有待提升之处;其次,对国内外桥梁温度场与温度效应研究的发展与现状进行调研,重点分析中国钢-混凝土组合结构桥梁温度场与温度效应的研究进展,对现有研究的不足进行讨论;再次,提出基于可靠度理论的组合结构桥梁设计温度荷载模型,可使用气象部门统计的温度统计资料,通过MATLAB高效数值模型计算形成组合结构桥梁温度场时程数据,进一步利用极值模型获得桥梁设计的温度荷载代表值,快速、高效地实现对桥梁地理信息、结构参数等因素的考虑;最后,以北京地区典型3跨连续直线组合梁桥为算例,对连续钢-混凝土组合桥梁的温度效应展开研究。提出的基于可靠度理论与MATLAB的钢-混凝土组合结构桥梁设计温度荷载模型,可实现任意地区组合结构桥梁温度场的精确计算并显著提升计算效率。     

锚贴U形钢板-混凝土组合加固RC梁的抗弯试验

为了研究锚贴U形钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,设计5根加固梁和1根对比梁进行抗弯试验。试件的主要设计参数包括有无加载历史、钢板纵向加固长度、钢板厚度和螺杆间距。加载仪器采用1 000 kN梁柱加载系统,应变采集使用静态应变分析系统,挠度采用机电百分表测量。试验过程中,观测记录试验梁在荷载作用下截面应变、跨中挠度、加固部分与原混凝土之间的相对滑移、裂缝的产生与发展。基于平截面假定,推导试验梁的极限抗弯承载力计算公式,并对比模型试验与理论分析结果。试验结果表明：与未加固的对比梁相比,锚贴U形钢板-混凝土组合加固后的试验梁其开裂弯矩提高近50%,极限抗弯承载力提高约1倍;钢板纵向加固长度对梁的整体刚度有显著的影响,加固范围越大刚度提升越显著;加固范围应充分考虑加固部分截断处截面的抗剪能力,避免使试件从塑性弯曲破坏模式变成脆性剪切破坏模式;对比螺杆间距15 cm与30 cm试验梁的结果发现,只要符合构造要求的螺杆间距对试件的承载能力影响很小,但对裂缝开展有一定的影响,螺杆间距越密其裂缝开展明显变小;随着加固钢板面积增大,抗弯承载力也随之提高。针对加固后适筋破坏的RC梁,推导了极限抗弯承载力计算公式,利用公式计算出的极限抗弯承载力的理论值与试验值相对差值均在10%以内。     

多幅变宽连续箱梁桥逐跨拼装施工方案优化比选

南昌市洪都高架桥PM28~PM31号墩上部结构采用3×35 m多幅变宽连续梁结构,主梁预制后采用2台架桥机在墩顶0号块处同侧同步吊装、“S”形架梁方案(原方案)逐跨拼装施工。针对原方案造成结构局部应力及扭矩过大等问题,提出3种优化方案(优化方案1:“内外交错”架设;优化方案2:“先内后外”架设;优化方案3:“先外后内”架设)。为选择合理的优化方案,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,从结构受力及变形方面进行综合分析比选。结果表明:采用优化方案2施工时,各施工阶段的墩顶位移差均接近0,桥墩受力最优;PM29号墩墩顶0号块底部的压应力储备最大;主梁1-2的应力变化幅值最小,且成桥后梁底压应力储备最大。洪都高架桥后续同类桥梁均选择优化方案2施工。     

基于ANSYS的旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力状态研究

基于有限元软件ANSYS对设置应力吸收层的沥青加铺层进行仿真计算,分别研究了不同弹性模量和厚度的沥青加铺层和应力吸收层对路面结构层应力的影响。研究结果表明:在一定范围内,适当增加应力吸收层和沥青面层的厚度有利于改善路面的防裂效果,但过大的厚度对抑制反射裂缝作用很小,同时也会增加施工难度和造价等。综合施工、应力状态及造价等因素,本文给出的本项目应力吸收层厚度建议值为2.5cm。此外,计算结果表明:应力吸收层的弹性模量越小,其抑制反射裂缝的效果越好,但过小的弹性模量会降低路面整体强度,造成施工困难、易产生车辙等病害,给出的本项目应力吸收层弹性的建议值为500MPa.     

混凝土冻融破坏机理分析及寿命预测

为提高高寒地带混凝土的耐久性,对混凝土的冻融破坏机理进行了分析,并对受到冻融破坏后的混凝土寿命预测方法进行了简介。分析表明,目前混凝土冻融破坏应用比较成熟的理论为静水压理论和渗透压理论,静水压理论和渗透压理论的主要区别就在于未冻水的迁移方向。混凝土抗冻性影响因素主要有水胶比、含气量、粗集料和掺合料。每种影响因素作用的机理不同,但都共同影响着混凝上在冻融环境下的耐久性。既有研究建立的混凝土冻融寿命预测方面还仅停留于理论层面,能够指导工程实践应用的寿命预测模型仍有待进一步研究。     

瓦斯隧道气密性混凝土性能研究

为研究胶凝材料体系和气密剂掺量对气密性混凝土性能影响,通过调整胶凝材料二元体系的组成、比例以及气密剂掺量制备了C30气密性混凝土,研究了胶凝材料体系和气密剂掺量对C30气密性混凝土新拌性能(含气量和工作性能)、力学性能(抗压强度和抗折强度)、耐久性能(抗氯离子渗透性能和抗渗等级)和透气性能(透气系数)影响。结果表明,增加胶凝材料体系中粉煤灰用量可减少新拌混凝土含气量,同时提升混凝土坍落度、抗压和抗折强度、56d电通量、透气系数等指标;气密剂在合理掺量范围内可改善混凝土抗渗性能,为保证C30气密性混凝土同时具备良好的力学性能和抗渗性能,建议水泥和粉煤灰二元体系中比例为280∶100,而气密剂掺量不小于6.05%。随气密剂掺量增加,C30气密性混凝土透气性能增加,且气密剂的最佳掺量为6.58%。     

大跨悬浇钢筋混凝土拱桥施工扣索力优化计算分析

为有效控制钢筋混凝土拱圈在悬臂浇筑过程中出现过大的拉应力,文中以某大跨悬浇钢筋混凝土拱桥为依托,提出一种扣索力优化计算方法。首先,基于“未知荷载系数法”获取拱圈最大悬臂状态扣索力初值;然后,开展正装分析并提取施工过程的索力、应力以及位移影响矩阵,基于优化原理并利用MATLAB软件对扣索力开展进一步优化。最后,分别基于影响线原理和无应力状态法原理确定拱圈合龙前扣索力最优拆除顺序和扣索补张拉值,确保拱圈受力合理、松索成拱后拱圈线形光滑圆顺。算例结果表明,扣索初拉力值较为均匀,所有索力值安全系数均大于2.5;拱圈松索成拱线形合理,未出现“马鞍形”;拱圈施工过程中截面拉应力均小于1.8 MPa,满足设计要求。     

温拌再生玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

为充分利用旧沥青混合料(RAP),减少建筑垃圾对土地的占用及环境污染,文中利用玄武岩纤维力学性能好、与沥青相容性好的特点改善温拌再生混合料的路用性能,通过对再生混合料进行矿料级配设计及路用性能研究,确定沥青最佳用量、再生剂和温拌剂合理掺量;通过对再生混合料进行高温抗车辙试验、低温抗裂试验、抗水毁能力试验,研究不同玄武岩纤维掺量对温拌再生混合料路用性能的影响。结果表明,玄武岩纤维掺量为0.3%时,温拌再生混合料的高温抗车辙、抗水毁及抗渗水能力最优;纤维掺量为0.4%时,温拌再生混合料的低温抗开裂能力最优。     

超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用

铁路桥钢桥面铺装主要作用是保护钢桥面免受道砟的磨损与雨水的侵蚀,为提高铁路钢桥面铺装的使用寿命,减少中期维修,对铁路钢桥面超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装体系进行研究。以沪通长江大桥主航道桥为背景工程,制作带UHPC铺装层的正交异性钢桥面板单U肋梁模型进行抗水渗性能试验,并结合实桥进行UHPC组合桥面铺装体系设计和施工工艺研究。结果表明:UHPC组合桥面体系在无裂缝时抗渗性能满足使用要求,可有效保护钢板免受雨水侵蚀,带裂缝的组合桥面,运营过程中裂缝会逐渐闭合,阻止雨水进一步渗透,具有较强的抗渗能力储备;为避免新浇混凝土开裂,UHPC应严格按规范流程施工,施工温度宜选择15~25℃,浇筑后应及时覆膜保湿养护。     

硫酸盐还原菌对高桩码头抗震设计的影响

国际上高震区高桩梁板码头抗震设计往往采用基于位移的抗震设计方法,且采用钢管桩结构较多,而硫酸盐还原菌(SRB)能在极短时间内对钢管桩造成严重的腐蚀,危害极大。针对SRB的腐蚀机理,提出3种主要防护措施,并对物理防护法的3种不同工程应用方案进行对比研究。结合菲律宾马尼拉某集装箱码头工程设计,采用控制变量法,对3个方案分别进行push-over推覆分析求解。计算结果表明,覆盖层保护法及钢管桩泥面处局部填充混凝土法的结构抗力较大且结构延性较好。对类似工程环境的码头结构设计具有借鉴意义。