分缝护栏致空心板梁桥L型裂缝预应力控制方法研究

为提高护栏分缝桥梁的耐久性和承载力,以台金高速公路杨司高架桥预制空心板梁桥为背景,研究通过施加预应力控制因护栏分缝引起L型裂缝的有效性,并针对既有桥梁加固和新建桥梁设计提出通用的有效方法。采用Abaqus软件建立既有桥梁和新建桥梁的有限元模型,研究车道荷载作用产生的应力放大效应;分析预应力筋布置高度和长度对边梁梁底应力的影响及对既有桥梁护栏分缝导致的预应力损失;在此基础上,提出L型裂缝的预应力控制方法。结果表明:边梁应力放大系数随桥梁跨径和护栏高度的增加而增大,其取值范围为[1.42,2.14];预应力筋布置高度越低,边梁跨中梁底应力越大;预应力筋布置长度越短,既有桥梁梁底应力越大,对新建桥梁应力没有影响;分缝护栏对既有桥梁施加预应力产生损失,对新建桥梁不会产生预应力损失;在边梁跨中施加相应的预应力,可有效抵消跨中的应力集中效应,防止主梁跨中产生L型裂缝。

预应力FRP网格加固空心板梁桥的病害修复效果分析

针对空心板梁桥存在的典型病害问题,采用预应力纤维增强复合材料(FRP)网格进行加固,通过数值模拟分析其对底板开裂及铰缝破损病害的修复效果,讨论了FRP网格种类、用量、布置方式等参数对桥梁承载性能的影响.结果表明:在底板开裂部位横向或纵向布置预应力FRP网格,均可有效控制底板开裂和梁体下挠;在跨中横向布置预应力FRP网格,可有效降低铰缝破损的不利影响;若两类病害均显著存在,可采用横向布置预应力FRP网格进行综合加固;在预应力水平与加固量相同的条件下,玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)网格与碳纤维增强复合材料(CFRP)网格的加固效果基本相当.合理布置预应力FRP网格可有效改善空心板梁桥底板开裂和铰缝破损病害,有助于提升其长期受力性能.

既有混凝土空心板梁桥提升承载能力分析与验证

为了验证某省324国道上的既有空心板梁桥提升改造后的力学性能,依据现行规范对该桥进行了承载能力检算,按照道路提升改造荷载标准进行了静动载试验。结果表明,该桥静载试验荷载效率系数满足JTG/T J21-01—2015 《公路桥梁荷载试验规程》规定,实测挠度、应力值均小于理论值,应力校验系数与挠度校验系数均符合规范要求,实测基频大于有限元模型理论值。由此表明,该桥加固后能够满足现行规范《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中的I级公路荷载等级要求,且具有一定的安全储备,不必拆除重建。研究方法与所得结论对同类桥梁的力学性能状态评估具有借鉴意义。

某钢筋混凝土现浇连续空心板梁桥承载能力检测评定分析

本文以某主梁存在大量超限裂缝的钢筋混凝土现浇连续空心板梁桥为工程背景,针对桥梁的检测结果,采用有限元分析检算与现场荷载试验相结合的方法,分析对比试验及理论数据并结合检算结果对桥梁承载能力进行综合评定,分析结果表明该桥梁承载能力不满足规范要求。该桥的检测评定方法可为同类桥梁的检测评估加固提供参考。

超宽幅空心板梁桥整体大高度顶升施工技术分析

与桥梁上部结构拆除重建方案相比,顶升施工技术具有施工快捷、交通影响小、经济环保等优势,已逐步成为桥梁抬升改造方式之一。该文以某超宽幅空心板梁三跨一联简支“假连续”桥整体大高度顶升施工为背景,详细剖析该桥的施工重、难点及施工方案设计,并采用迈达斯软件分析不同同步顶升差值工况下的空心板梁应力值,数值分析表明,简支“假连续”结构体系,顶升施工过程最薄弱梁段处于“连续端”处;同步顶升施工允许偏差值受“连续端”板梁混凝土抗拉强度值控制;较简支端顶升偏差值相比,“连续端”处对板梁拉应力影响更敏感,建议简支端与连续端同步顶升偏差值分别宜控制在10、6 mm内。该研究可为同类结构体系顶升施工提供借鉴。

小铰缝空心板梁桥动力响应研究

为研究小铰缝空心板梁桥结构动力响应的影响因素,选取某座30m跨径的斜交空心板梁桥为工程案例进行分析。采用Abaqus有限元软件建立有限元模型,对比分析了不同桥梁斜交角度及有无护栏和护栏分缝的工况对空心板梁桥位移动力特性的影响。结果表明:不同桥梁斜交角度对空心板梁桥位移动力响应存在影响,结构动挠度并未与桥梁斜交角度呈现明显的线性关系,而是出现先增后减的趋势。同时,结构有无护栏和护栏分缝均对其动位移产生影响,无护栏时桥梁动位移最大;护栏分缝模型比护栏完整模型的动挠度更大,但影响较小。

斜交空心板梁桥主要病害分析

目前,装配式斜交空心板梁桥在高等级公路以及城市立体交通上的应用越来越广泛,在运营中出现了很多影响桥梁结构安全的病害。本文以上海某斜交空心板梁桥为研究对象,对其铰缝利用“相对位移法”在不封闭交通的情况下进行连续监测,并采用Midas Civil建立有限元模型,根据铰缝监测结果和上部结构板梁在实际外荷载作用下的横向变形对定期检查中发现的主要病害进行分析,同时提出相应的维修处理建议。

空心板梁桥钢横梁加固研究

在我国桥梁建设过程中,上部结构常采用空心板结构,但随着使用年限的增加,空心板的病害也越来越多。从经济和社会影响角度分析可知,拆除重建存在较多弊端,因此空心板桥梁的加固显得尤为重要。针对加固方法展开研究:结合实际工程分析铰缝破坏对空心板梁桥的影响,并提出相应的加固方法。通过有限元方法分析铰缝承载力、钢横梁道数、竖向钢筋直径、上锚板厚度四个控制因素的合理取值,提出了验算钢横梁加固空心板模型方法及合理参数选取,为空心板桥梁加固提供理论分析和技术指导。

装配式混凝土空心板梁桥单板受力问题的数值解析

借助空间有限元分析软件ABAQUS,分析了装配式空心板梁桥铰缝开裂对桥梁跨中截面荷载横向分布的影响,分析了单侧铰缝开裂、双侧铰缝同时开裂的情况,通过数据回归分析得到了跨中截面荷载横向分布系数随铰缝开裂长度变化的规律,采用等效面积法得到了出现单板受力现象的铰缝开裂临界长度值,分析得出了以下结论:对于单侧铰缝开裂情况,建议临界铰缝长度定为1.0L;对于双侧铰缝开裂情况,建议临界铰缝开裂长度约为0.67L。该研究成果为养护检查中定量化判定"单板受力"问题提供了技术依据,同时也为装配式混凝土空心板梁桥横向整体性加固试验研究提供了理论参考。

空心板梁桥桥面连续构造的受力特性试验

针对现有拉杆式桥面连续构造易发生开裂、渗水等病害,提出适用于空心板梁桥的拱型桥面连续构造形式,并用实桥荷载试验验证了抗开裂的有效性.通过理论计算和数值仿真,确定空心板梁桥拱型桥面连续构造的拱跨、矢高和分隔缝形式.在车辆荷载或负温度梯度作用下,梁端上翘不会引起拱型桥面连续上移,受拉连接钢筋使拱顶产生正弯矩,混凝土受压;在正温度梯度作用下,钢板分隔缝使桥面铺装压应力有效地传至桥面连续混凝土,抵消了拱顶负弯矩所产生的拉应力.试验结果表明,拱型桥面连续可以使拱顶混凝土达到受压状态,且压应力随荷载增大而增大,而拉杆式桥面连续混凝土始终为受拉状态,且拉应力随荷载增大而增大,无黏结钢筋与混凝土之间的滑移失效是拉杆式桥面连续混凝土受拉开裂的主要原因.

用ANSYS对T梁和空心板梁桥进行结构仿真分析的研究

本文介绍桥梁三维造型系统Bridge3D软件和大型通用有限元软件ANSYS的接口程序的开发。用接口程序能够将Bridge3D中的桥梁参数转换成用ANSYS进行结构三维仿真分析的三维实体单元结点数据,并对T梁桥和空心板梁桥进行全桥空间仿真分析。通过ANSYS的计算结果与荷载横向分布理论的计算结果相比较,分析与讨论了简支T梁桥和空心板梁桥荷载横向分布计算方法的适用性及其精确性问题。

空心板梁桥“单板受力”病害机理及其加固处治研究

首先建立了6种跨度空心板梁桥的梁单元模型,分析得出荷载横向分布规律.通过对一10 m跨度桥梁实体模型的数值分析,讨论了桥梁"单板受力"病害产生的原因,并提出了4种加固方案.然后通过比较分析底板竖向位移、横向应力以及等效应力;综合各方案的优缺点,确定了最优加固方案,为"单板受力"病害的防治提供了理论依据.最后提出了增加结构横向刚度、保证施工质量等措施,以期能有效地防治"单板受力"病害.

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。

空心板梁桥铰缝受力特性与破坏模式的试验与理论研究

中国现行空心板梁桥设计方法的核心是铰接板法,该方法在减小计算成本的同时忽略了铰缝的实际受力方式,导致此类桥梁在运营过程中铰缝病害多发。该文将有限元方法和全尺寸模型试验得出的空心板梁桥横向分布结果与现行设计方法采用的铰接板法计算结果进行对比,发现铰接板法在计算空心板梁桥横向分布时存在较大误差,铰缝实际受力方式与设计方法所假设的受力方式有很大区别。最后通过开裂分析和模型破坏试验说明了铰缝开裂的原因。结果表明:铰缝横向受力明显,横向正应力为铰缝开裂的主要原因之一,并非单纯竖向剪力作用。

空心板梁桥底板纵向裂缝处理技术

结合江苏省内某高速公路全线桥梁的定期检查及病害调研,总结了底板纵向裂缝的一般特征,探讨了底板纵向裂缝对空心板梁桥结构受力性能和耐久性的影响。根据空心板梁桥底板纵向裂缝的分布性状、板梁底板厚度不足及板梁自身渗漏水等实际情况,提出了针对底板纵向裂缝的灌浆处治技术,该技术方法具有主动封闭纵向裂缝、抑制板梁渗漏水进入裂缝内部以及防止预应力钢绞线锈蚀的优点。该处治技术可以提高空心板梁桥结构的安全性和耐久性,具有普遍的针对性和实用性。最后,阐述了灌浆施工工艺、流程及其注意事项。

预应力混凝土空心板梁桥火损后检测评定

桥梁结构在遭受火灾后,由于部分构件受火后会有不同程度的损伤,桥梁的承载能力可能会降低,从而影响行车安全。该文以某先张法预应力混凝土空心板梁桥火灾后的检测评定为例,分析了桥梁结构火灾的特点以及高温对桥梁结构的影响,介绍了火灾后桥梁检测评定的工作流程及方法。

既有简支铰接空心板梁桥结构状况动力评估

以湖南长沙湘江北大桥西引桥为工程实例,对既有简支铰接空心板梁桥结构状况动力评估方法进行了研究。首先根据梁格法基本原理,通过使虚拟横梁在同一铰接缝处的梁端竖向约束相互耦合来模拟纵向铰接缝,提出了改进的梁格模型,建立了简支铰接空心板梁桥动力特性空间分析模型,计算得出了桥梁结构的动力特性;然后通过实桥动力试验验证了计算模型的正确性,介绍了动力评估试验内容、测试方法以及测试结果。分析结果表明:该桥的动力系数都在规范要求内,桥梁结构状况良好,本文方法可为既有简支铰接空心板梁桥的结构状况评估提供有效手段。

装配式混凝土空心板梁桥结构冗余性水平评估

目前对桥梁结构的安全评估停留在构件层次。对于冗余性低的桥梁结构,考虑系统行为后,结构的可靠度会降低,表现在某个局部破坏可能会造成结构体系整体坍塌。国内外几座装配式混凝土空心板梁桥垮塌事故警示该桥型的冗余性较差,铰缝失效可诱发桥梁坍塌事故。由于桥梁结构系统的受力情况复杂,荷载传输路径不易模拟,且必须考虑几何非线性和材料非线性,需要进行精细化的有限元非线性分析。为了校准有限元模型,以一座装配式混凝土模型桥梁为研究对象,利用Midas Civil有限元软件的Pushover分析方法,分别得到了单梁、桥梁结构系统在集中荷载作用下的荷载位移响应。通过有限元分析结果与破坏试验结果的对比分析,校准了有限元模型,证明了利用Midas Civil梁格法进行pushover非线性分析计算桥梁结构体系承载能力可获得满意结果,保证了分析结果的可靠性。然后基于有限元分析结果,计算了模型桥梁的冗余性水平。计算结果表明,该模型桥梁的冗余因子为0.73,低于相关阙值1.30,表明该模型桥梁的冗余性水平低于相关阙值,验证了对该桥型冗余度低的推定。

MPC复合材料加固空心板梁桥静载试验研究

为研究MPC复合材料加固空心板梁桥的有效性,在某跨径13m的空心板梁桥主梁跨中11m范围内浇筑MPC复合材料进行加固,桥梁加固前与加固后分别进行静载试验,并采用有限元法建立加固前后主梁的有限元模型,分析加固前后主梁的挠度、裂缝和应变的变化。分析结果表明:工况1(跨中最大弯矩横向对称加载)、工况2(跨中最大弯矩横向偏载加载)下主梁加固后的挠度较加固前分别降低了13.4%、12.6%,加固后主梁的挠度明显减小;在试验过程中,加固后主梁裂缝未见明显变化,裂缝区应变水平降低,较好地抑制了原有裂缝的发展;工况1、工况2下主梁加固后的应变较加固前分别降低了13.75%、14.79%,加固后主梁受拉区应变显著降低;加固后校验系数改善率最大为13.89%,该加固方法能够有效地提高桥梁的承载力和刚度。

同济路立交桥空心板梁桥加固方案比选

上海同济路立交桥空心板梁在运营多年后出现了纵向贯穿裂缝及大量铰缝破坏,为修复桥面病害,提出了常规加固方案(厚11cm的普通混凝土铺装层)与超高性能混凝土(UHPC)薄层加固方案(厚8cm的普通混凝土铺装层+厚3cm的UHPC铺装层)2种加固方案。为选择合理的加固方案,采用有限元分析软件MIDAS FEA建立了局部及全桥模型,分析了2种方案下空心板梁的破坏模态和桥面铺装层应力,并进行了悬臂梁模拟加载试验。结果表明:UHPC薄层加固方案可以大幅提高结构的极限承载力,较常规方案铺装层的承载力提高85.5%,且能够保持板梁的横向整体受力。因此,该桥选择UHPC薄层加固方案进行维修加固。