UHPC箱梁桥面体系主要设计参数优化及试验研究

为获取UHPC箱梁桥面体系主要设计参数的合理取值范围,以某单跨跨径102 m的UHPC简支箱梁桥为背景,通过单参数影响效应分析和ANSYS优化设计模块分析对桥面板厚度h_(1)、上弦板高度h_(2)、上弦板厚度b及上弦板间距L的合理取值进行优化设计,并对优化后的UHPC箱梁桥面体系开展1∶2缩尺模型试验和有限元模拟,最后对UHPC箱梁桥面体系抗裂性能参数(上弦板受拉钢筋直径和上弦板高度)进行分析。结果表明:h_(1)、h_(2)、b和L合理取值范围分别为UHPC单箱室顶板(不含翼缘)横向跨度的1/40~1/35、1/10~1/8、1/37~1/31和1/2.8~1/1.4,对于背景工程h_(1)、h_(2)、b应分别不小于14、55、15 cm,L应不大于4 m;ANSYS优化结果与力学特性指标优化结果参数取值较为接近,优化后背景工程全桥UHPC体积减少约11.0%;试验梁上弦板发生面内受弯破坏,为UHPC箱梁桥面体系最不利受力部件;试验梁开裂应力值是正常使用极限状态设计值的2.14倍,具有较高安全储备,优化方案能满足工程应用要求;增大上弦板受拉钢筋直径及上弦板高度整体上可有效提高UHPC箱梁桥面体系的抗裂性能。

混合式桥面体系斜拉桥悬臂施工优化

为了降低混合式桥面体系斜拉桥的施工安全隐患,提高施工质量和效率,以贵广铁路北江特大桥混合式桥面体系的悬臂施工为例,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,对该桥对称悬臂施工方案进行计算分析,根据其分析结果提出先合龙后铺装桥面板的优化方案,并对优化方案进行计算分析。结果表明,在对称悬臂施工方法中桥塔位移过大,最大水平累计位移达12.5cm;而优化方案使桥塔位移基本控制在2cm左右,避免了桥塔位移过大引起施工安全隐患,使后续施工更有效率。

南京长江大桥桥面体系改造方法与力学行为分析

在铁路列车正常通行的前提下,基于已有病害提出了基于正交异性钢桥面板的南京长江大桥上层公路桥面体系改造方法.利用有限元数值模型,模拟南京长江大桥改造施工全过程,并基于静载试验数据进行模型验证.首先,分析原桥面系全拆除这一最不利施工状态下的静、动力特性.然后,对比改造前混凝土桥面板与改造后正交异性钢桥面系在恒载以及列车荷载作用下的受力行为,包括主桁架变形、关键构件轴力以及支座反力.最后,分析改造后正交异性钢桥面系的空间受力特征.结果表明,更换原公路混凝土桥面板,采用正交异性钢桥面板整体替换,从根本上改造了南京长江大桥的桥面体系,且无需中断铁路列车的正常营运,不仅消除了原桥面既有病害,还能减轻自重、改善关键构件受力,提高了桥面系整体性、构件连接性、结构稳定性以及整体刚度,充分发挥了正交异性钢桥面系轻质高强的特点.

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。

基于多指标多级可拓评价的混凝土桥梁桥面体系状态评估

为对混凝土桥梁桥面体系状态进行合理评估,根据工程实际病害并结合相关桥梁养护评估规范,构建了以可拓法为核心的桥梁桥面体系可靠性的多指标多级可拓评价模型,并给出了底层评价指标的分级标准。引入可拓集合中的关联函数与关联度,由综合关联度的大小对桥面体系各个组成部分子系统进行系统的可拓评价分析。采用多指标多级可拓评价方法与改进的层次分析法结合,通过计算其关联度,将事物由简单的定性描述拓展到定量计算,从而较为准确地确定评价等级。引入级别变量特征值,可充分反映可靠程度与等级的距离,克服了传统的跳跃式评级的缺点,实现了评级的连续化。可拓评价过程中,给出了各部分子系统的可拓评价结果,有助于分析桥面体系状态等级的原因,进而可以优化结构的维修、加固决策。

单向预应力UHPC连续箱梁桥面体系优化设计研究

为方便布置体内预应力束和进一步改善桥面板受力状态,对大跨单向预应力UHPC(Ultra-high Performance Concrete)连续箱梁桥的桥面体系进行优化设计,提出新型正交异性UHPC矮肋板桥面体系方案。以广东省某桥为工程背景,进行了基于正交异性UHPC矮肋板桥面体系方案的UHPC箱梁结构试设计并开展相关的试验研究。结果表明:(1)与矩形桥面板方案相比,优化的正交异性UHPC箱梁矮肋板桥面体系自重可减少17.0%,并可在矮肋板纵肋处方便地布置体内束;与华夫桥面板方案相比,可在不明显增加桥面体系自重的前提下,大幅减小桥面板的纵向应力,降幅可达46.8%;(2)基于正交异性UHPC矮肋板桥面体系的UHPC箱梁方案试设计整体计算满足受力要求,桥面体系计算中标准组合作用下桥面板最大纵向拉应力2.66MPa,横隔板最大横向应力6.09MPa;(3)试验及计算结果表明,矮肋板试件初裂名义应力8.84MPa,抗裂设计名义应力限值10.70MPa,UHPC箱梁横隔板上弦板底面横向应力达到8.43MPa时仍处于线弹性受力阶段,表明试设计方案能满足设计要求。

低温地区旧桥梁伸缩缝的改造及桥面体系改变问题的探讨

本文以太平区三棵树跨线桥为例.调查和分析了旧桥伸缩缝.如何改造伸缩缝,采用毛勒伸缩缝。

典型钢桥面铺装体系生命周期碳足迹分析

为了量化钢桥面铺装体系的碳排放量,应用基于过程的生命周期评价方法分析了钢桥面铺装体系的生命周期碳足迹.从材料生产、施工建造、运营管理、维修养护、废弃处置和运输6个过程构建了钢桥面铺装体系碳排放的生命周期清单数据库,采用国际平整度指数建立铺装层行驶质量衰减下的碳排放预估模型,利用SMUO仿真软件进行交通延误仿真获取相关参数以建立交通延误的碳排放模型,建立了相应的碳足迹量化框架和模型,同时对下层EA(环氧)+上层SMA(沥青玛蹄脂)典型铺装体系进行了实例分析.结果表明,维修养护和运营管理阶段贡献了碳排放总量的近80%,交通延误导致的额外碳排放约达到了碳排放总量的24%,固化剂、喷砂除锈等材料或施工工艺也分别贡献了碳排放总量的8.11%和5.42%.

CFRP-GFRP-钢纤维增强混凝土复合桥面体系力学性能研究

钢纤维增强混凝土克服了传统混凝土的脆性,增加了混凝土的韧性,提高了混凝土的强度,碳纤维和玻璃纤维具备重量轻、强度高、耐腐蚀性能好等优点,利用碳纤维、玻璃纤维和钢纤维混凝土建造的复合桥面体系可以充分发挥各种材料优良的力学性能,提高桥面体系的承载力,延长使用寿命,降低桥面的维护成本.本文运用有限元软件对一种CFRP-GFRP-钢纤维增强混凝土复合桥面体系进行了力学性能分析研究,得到了不同截面形式的复合桥面结构的轴向应变分布曲线,计算结果与相关文献中的试验结果分布规律基本一致.结果表明:复合桥面体系既能充分发挥碳纤维和玻璃纤维的抗拉强度,又能很好地利用纤维增强混凝土的抗压性能,有限元分析结果与试验结果基本吻合,为复合桥面体系的推广应用及研究提供了参考.

新型UHPC箱梁桥面体系横向受力性能

为研究新型UHPC连续箱梁桥面体系的受力特性,以广东清新大桥石角侧跨堤引桥为工程背景进行试设计,建立空间有限元模型进行桥面体系静力计算,以此为基础开展了1∶2缩尺模型试验和非线性有限元模拟,并对影响开裂应力的主要因素进行了参数分析。研究结果表明:UHPC箱梁试设计方案整体计算满足要求,正常使用极限状态桥面体系计算时,纵向未出现拉应力,横隔板上弦板底面最大横向拉应力为11.3 MPa。缩尺模型试验结果表明,桥面体系中横隔板上弦板下缘名义开裂应力为15.4 MPa,极限状态名义应力为68.2 MPa。开裂应力和承载能力均满足工程要求。横向受力抗裂性能参数分析表明,采用法国UHPC结构规范计算名义开裂应力是可行的,增大配筋率整体上可以提高上弦板下缘开裂应力,在实桥中,上弦板下缘钢筋直径建议取值■12～■40。增加上弦板高度可以提高抗裂安全性,当试验模型上弦板高度从24 cm增加到36 cm时,抗裂安全系数从1.24增加到1.52。

浅谈黄土高原地区高速铁路桥面防水体系

近年来,我国铁路建设飞速发展,应用了很多新技术、新工艺、新材料、新设备,高速铁路桥面防水施工采用新研发的设备及工艺工法,提高了桥面防水施工质量。文章以新建兰州-张掖三四线铁路中川机场至武威段ZQ2标永登梁场管段内的19.33km有砟轨道及309.22m无砟轨道桥面防水施工为例,归纳总结了时速250km/h高速铁路桥面防水施工中出现的问题、解决的措施及取得的经验,以期为后续高速铁路桥面防水施工提供参考。

大跨径钢桥面铺装体系关键技术研究进展

大跨径钢桥面铺装体系由钢桥面板、沥青混合料铺装层、横隔板、纵隔板、加劲肋及主梁等组成,其关键技术研究包括:钢桥面铺装结构的研究,钢桥面铺装材料性能的研究,钢桥面铺装体系力学特性研究,钢桥面铺装体系疲劳损伤特性研究,钢桥面防腐蚀性能研究以及钢桥面铺装体系的优化设计等,文章综述了近十余年来国内外在这些方面的研究进展,并对进一步研究提出了一些建议。

金口河区大渡河大桥桥面结构体系加固改造技术

金口河大渡河大桥是主跨为175 m中承式钢管混凝土悬链线拱桥,桥面结构体系由混凝土横梁和T型桥面板组成,由于桥面结构和吊杆的破坏使桥面存在整体坍塌的安全隐患,须对该桥桥面结构体系进行加固改造。加固前采用结构验算方法评估该桥结构状态,针对病害提出具体加固设计,并对设计后的结构进行结构验算。通过加固改造以后,计算结果表明,车行道桥面板和新增钢纵梁均满足要求,桥面结构体系的竖向基频提高约12%,横桥向基频提高约18%,大桥桥面结构体系静力性能和动力性能均得到明显改善。

九江长江大桥列车振动对钢桥面铺装复合体系的影响研究

为研究列车振动对钢桥面铺装复合体系力学行为的影响,以九江长江大桥公路正桥(改造后,采用正交异性钢桥面铺装复合体系)为背景,采用Abaqus有限元软件建立加载公路车辆荷载的模型与同时加载公路车辆荷载和列车振动荷载的模型,对比分析2种模型钢桥面铺装复合体系力学响应的变化规律。结果表明:与仅承受公路车辆荷载相比,列车振动与公路车辆荷载耦合作用不会改变公路路面与横隔板位置处的应力分布规律,最大应力的位置也保持不变,虽然会大幅度增加钢桥面铺装复合体系的应力,产生较大的竖向位移,但整体上在可控范围内;在设计和施工等阶段需采用更高的标准来保证桥梁结构的使用性能。

考虑层间接触的钢桥面铺装体系力学特性分析

采用大型通用有限元计算软件ABAQUS建立模型,考虑不同层间接触条件下钢桥面铺装体系,对钢桥面铺装体系的力学特性做进一步的分析,为分析钢桥面铺装结构体系的破坏机理提供相应的依据。

大跨径钢桥面铺装体系的研究

大跨径钢桥面铺装是建设桥梁行车体系的关键步骤之一。本文通过分析桥面铺装的力学特性,并采用ANSYS软件对其进行有限元分析,可为以后的研究作为参考,具有一定的使用价值。

新疆桥梁桥面防水体系设计要点浅谈

本文较为系统地论述了新疆目前常用的各类桥面防水体系的技术性能和特点，阐述了桥面防水体系类型的选取方法，比较了4种主要类型防水体系的优缺点和主要技术性能和特点，介绍了相关工艺方法和注意事项。

桥梁施工中的桥面防排水体系技术分析

桥面的防水性能影响着桥梁工程的耐久性和行车安全性，因此对于桥面防水技术研究很有必要。本文基于水损害对桥面的作用原理，提出防排水系统设计的总体要求，从铺装层、防水粘结体系、伸缩缝和排水系统四个方面研究一套完整的桥面防排水系统。

密布横梁体系整体钢桥面静载试验研究

结合厦深铁路榕江特大桥密布横梁体系整体钢桥面静载试验,对密布横梁体系的整体钢桥面的力学行为进行了研究;根据试验研究的目的,分别设置了五个荷载工况,并测试了试验模型各个构件的应力和模型的整体变形。通过对结果进行分析得到了如下结论:下弦杆承担了大部分第一体系下弦轴力;结构在各个荷载工况下实测应力均较小,结构应力单线加载比双线加载小,荷载作用于横梁(肋)间结构桥面板、加劲肋等局部响应比作用于横梁(肋)间小;结构在双线荷载作用下变形对称连续,最大竖向位移5 mm左右。

超高性能混凝土—钢正交异性板组合桥面试验研究

针对钢桥面板疲劳开裂和铺装层破损两大技术性难题,提出一种超高性能混凝土(UHPC)-钢正交异性板组合桥面体系。该体系由配有钢筋网的UHPC薄层与钢桥面板通过短剪力钉组合而成。对该组合桥面体系短剪力钉抗剪性能、静力承载性能、开裂强度影响参数、疲劳承载性能、抗水渗透性能开展试验研究,结果表明:UHPC超高的力学性能及耐久性能能够满足组合桥面体系的使用需求;通过合适的设计可保证UHPC层与钢正交异性板的可靠连接;在设计荷载作用下,组合桥面体系UHPC层能够满足抗裂性能要求,且具备较大的静力承载能力富余度;500万次疲劳加载后,组合桥面体系受力状态良好,未出现明显疲劳损伤;组合桥面体系抗渗性能满足P20等级要求。