UHPC-NC组合箱梁顶板界面抗剪性能试验研究

为了研究超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土(NC)组合箱梁的界面抗剪性能,该文设计了3类界面处理方式不同的试件,分别为不处理类、凿毛类、涂缓凝剂+水冲洗类,同时进行了UHPC与NC的组合推出试验,分析3类试件的破坏形态和抗剪性能.试验结果表明:UHPC与NC组合结构进行界面处理后,推出试件的破坏形态为普通混凝土侧的拔出破坏,与界面不处理的破坏形态相同,且各类试件的初始剪切刚度相近.但不同界面处理方式对试件的平均抗剪强度影响较大,进行界面处理后相较于不处理时的平均抗剪强度大幅提高,均为不处理时的4倍以上.

UHPC加固RC梁受力性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)在RC梁加固中的适用性,通过双面剪切试验对UHPC-普通混凝土界面粘结性能进行分析。分别对RC梁受压、受拉区进行UHPC薄层加固,对未加固RC梁和受压、受拉区加固RC梁进行四点弯曲试验,对比正截面抗弯性能。结果表明:界面处理后,界面粘结性能大于普通混凝土抗剪强度。确定人工凿毛5 mm的界面处理方式。RC梁采用UHPC加固后,抗弯承载能力显著提高,受压区加固RC梁后受拉钢筋屈服荷载、试验峰值荷载分别提高了54.3%、52.2%,受拉区加固RC梁后受拉钢筋屈服荷载、试验峰值荷载分别提高了85.7%、96.9%;受拉钢筋屈服时受压、受拉区加固RC梁裂缝宽度较未加固RC梁分别减小了49.4%、72.3%;相同裂缝宽度0.2 mm下,受压、受拉区加固RC梁承载能力较未加固RC梁分别提高了1.4倍、6.5倍。提出UHPC加固RC梁极限抗弯承载力计算公式,该公式计算值与试验实测值吻合良好,且偏安全,可以指导UHPC加固RC梁设计。

一种新型光纤光栅倾角传感器的研制

光纤光栅倾角传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输损耗小等优点,但现有的光纤光栅倾角传感器的测量分辨率低、寿命低、体积大等缺点,限制了其在土木工程监测中的广泛应用。基于此思路,提出了一种新型的光纤光栅倾角传感器,该传感器主要由应变梁、摆锤、光纤布拉格光栅组成,两根光栅对称地贴于应变梁的两侧,由于摆锤的转动迫使应变梁发生弯曲变形,使一侧的光栅受拉,另一侧的光栅受压,这样便可以通过测量由光纤光栅反射回的光的波长变化来计算倾角的改变。实验证明此传感器不受温度影响,且具有较高的分辨率,可较好地应用于工程结构的变形检测。

某桥桥墩桩基偏位纠偏方案设计与实施

某四跨25m预应力空心板简支梁桥桥墩桩基严重偏位,桩顶最大偏移量为19.1cm。经分析,该桥桥墩桩基偏位的原因为在堆土不平均土压力作用下,淤泥层发生显著的侧向挤出现象,从而产生巨大的侧向推挤作用,使右幅桥墩产生偏移。结合现场实际情况,采取设置应力释放孔、高压旋喷桩,新增桩基承台及顶推纠偏等措施进行纠偏整治,使桥墩偏位回归允许范围内。采用荷载试验对加固后桥墩的承载能力进行评定,结果表明,桥墩承载能力满足设计要求,所采取的方案有效,纠偏效果良好。

锚拉板式索梁锚固结构承载能力分析

针对锚拉板式索梁锚固结构受力状态复杂、局部应力集中严重等问题，以厦漳跨海大桥南汊主桥为背景，对锚拉板式索梁锚固结构进行有限元分析，研究其在荷载作用下的应力分布与承载能力。研究结果表明，锚拉板与锚管连接圆弧处存在明显的应力集中，2．1倍索力作用下超过材料屈服强度，但其他区域均处于弹性工作状态，表明结构至少具备2．1倍的安全储备。

短线法预制拼装施工线形控制影响参数分析

嘉绍跨江大桥北岸水中区引桥为十三联70 m等跨连续刚构桥,主梁为单箱双室斜腹板箱梁,采用短线法预制拼装施工。为了保证主梁预制与拼装的精度,采用有限元软件分析梁段自重、梁段刚度、预应力张拉控制应力、管道摩擦系数、预应力筋松弛系数、存梁天数、施工荷载及温度等参数对主梁预制线形与单个"T"构最大悬臂状态线形的影响敏感性。结果表明:影响预制线形的主要因素是梁段自重和预应力张拉控制应力;影响单个"T"构最大悬臂状态线形的主要因素是施工临时荷载和梁段自重。

基于非线性最小二乘的短线法节段预制线形控制研究

对于采用短线法节段预制拼装施工的预应力钢筋混凝土桥,节段预制过程中较小的误差都可能导致成桥线形较大的偏差。为控制短线法节段预制过程中产生的误差,以嘉绍大桥北岸引桥(为13联70m跨预应力混凝土连续刚构桥,主梁为单箱双室斜腹板箱梁,采用短线法节段预制拼装施工)为背景,在对预制线形控制原理研究的基础上,提出基于非线性最小二乘的综合误差处理方法,并编制线形控制系统BSRI_SLCS。该方法首先计算理论预制线形,其次建立预制线形整体坐标系与节段局部坐标系,实现节段控制点坐标在不同坐标系中的变换,然后根据实测数据进行误差分析,调整匹配节段的位置。该方法在嘉绍大桥北岸引桥短线法施工中应用结果显示,成桥线形与理论线形较为接近,证明该方法对预制线形控制是可行的。

厦漳大桥(南汊)锚拉板焊接残余应力有限元分析

为了得到焊接残余应力的分布,确保结构安全,对厦漳大桥(南汊)锚拉板P3焊缝焊接残余应力进行研究,应用三维有限元分析方法及高斯热源函数,结合单元生死技术模拟焊道焊接过程,分析焊接过程中的温度分布和应力分布,以及冷却后的残余应力。

锚拉板式索梁锚固结构构造参数分析

鉴于锚拉板式索梁锚固结构受力复杂、应力集中等问题,以厦漳跨海大桥南汊主桥Z12锚拉板式索梁锚固结构为例,采用ANSYS有限元软件对锚拉板式索梁锚固结构进行构造参数分析。结果表明,增大板厚、加长剪切剪焊长度以及增大塑性区半径均能改善应力集中状态,但以增大塑性区半径最为明显。

UHPC锚固区传力性能试验与拉压杆模型分析

针对公路桥梁中应用2300 MPa级超高强钢绞线可能导致锚固区劈裂的问题,以预应力混凝土小箱梁的梁端锚固区为研究对象,开展超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)和普通混凝土锚固区传力性能试验并对比二者的抗裂性能,建立三维有限元模型分析锚固区的应力分布,构建静定拉压杆模型分析UHPC超高强预应力锚固体系的劈裂效应。结果表明:应用UHPC超高强预应力锚固体系是可行的;与普通混凝土相比,UHPC锚固区的开裂荷载更高,裂缝发展更缓慢,抗裂性能好;基于静定拉压杆模型,计算得到小箱梁UHPC超高强预应力锚固区内的劈裂力为873 kN,结果偏安全,可用于指导梁端的配筋设计。

桥梁湿接缝用含粗骨料超高性能混凝土的性能研究

针对当前桥梁湿接缝混凝土存在的问题,研制出了桥梁湿接缝用含粗骨料超高性能混凝土UCA100,并与UC120超高性能混凝土、C60高性能混凝土进行了对比研究,结果表明:UCA100含粗骨料超高性能混凝土的工作性能良好,出机坍落度为265 mm,扩展度为500 mm,易于泵送,便于施工;力学性能优异,28 d抗压、抗折强度分别高达118.1、14.9 MPa,约为桥梁湿接缝常用C60高性能混凝土的2倍,且其早期强度发展也较快,能缩短张拉龄期;耐久性能优异,抗冻等级及抗氯离子渗透性能远优于C60高性能混凝土,其56 d抗氯离子渗透系数仅为0.1×10^(-12) m^(2)/s;体积稳定性能良好,长龄期干燥收缩小于300με,120 d徐变系数仅为0.66,均优于UC120超高性能混凝土与C60高性能混凝土。

基于静动载试验的钢-UHPC组合桥面应用研究

为评估钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面体系(通过剪力钉将配筋UHPC薄层与正交异性钢桥面板组合而成的新型桥面结构)的实桥应用效果,以太原摄乐大桥为背景,分别建立80 mm厚SMA铺装层、60 mm厚UHPC+80 mm厚SMA铺装层2种铺装方案有限元模型进行静力性能分析,并对桥面行车道开展静、动载试验研究。结果表明:设置UHPC铺装层能显著提高结构刚度,大幅降低正交异性钢桥面板各构造细节应力;实桥静载测试数据与计算值吻合度较高;当车辆以60 km/h设计速度行驶时,钢-UHPC组合桥面无明显动力冲击效应;钢-UHPC组合桥面体系在实桥上应用效果良好。

某预应力混凝土连续梁桥受损评估与加固

某桥为(34+40+34)m预应力混凝土连续箱梁桥,受上层高架钢结构滑落撞击,2跨部分翼缘板严重开裂。为研究该桥损伤情况及受损后结构的安全性,采用MIDAS Civil有限元软件建立受损箱梁有限元模型,评估主梁截面特性,计算受损前后主梁的应力和挠度;采用ANSYS软件进行桥梁撞击仿真分析。结果表明:单侧翼缘板受损使主梁截面面积削弱7.7%,使主梁截面抗弯刚度减小6.6%;受损前后主梁应力和位移变化较小,受损后满足规范要求,但应力储备很小;在撞击荷载作用下,翼缘板和腹板交界处顶板开裂,与实际情况基本吻合。根据检测及评估结果,采取将第二、第三跨防撞护栏切除60m,受损主梁翼缘板从悬臂根部整体切除,将原后浇调平层凿除后重新浇筑等加固措施。该桥加固后的动静载试验结果表明,主梁的加固部分能很好地与保留的主梁共同受力,主梁的整体性能有较大的提高。

混合梁斜拉桥钢一混结合段模型试验研究

万州长江公路三桥主桥为主跨730m的混合梁斜拉桥,钢-混结合段采用部分填充混凝土后面承压板式构造。为了解钢-混结合段的受力性能,制作1:4的缩尺模型,进行1.0P、1.4P(P为承载能力极限状态最大弯矩荷载组合)加载试验,采用ANSYS软件建立钢-混结合段模型,分析钢-混结合段应力、变形及界面滑移规律。结果表明:模型试验实测值与计算值基本吻合;在1.0P作用下,钢-混结合段基本处于弹性受力阶段,应力从混凝土梁通过钢-混结合段匀顺传递至钢梁;在1.4P作用下,模型混凝土结构没有开裂,钢结构应力未超过规范强度设计值;钢-混结合段变形及界面滑移均较小,具有良好的工作性能。

大跨度桥梁超高性能混凝土-钢组合桥面铺装应用技术研究

以武汉军山长江大桥、沪苏通长江大桥主航道桥、遵余高速飞龙湖乌江大桥等大跨度桥梁为例,对超高性能混凝土(UHPC)组合桥面体系特征、材料性能以及铺装应用技术进行研究。结果表明,配有钢筋网的高强高韧UHPC薄层通过栓钉与钢桥面板结合形成组合桥面结构,根据大跨度桥梁的坡度设置,新拌UHPC扩展度宜控制在500~600 mm,钢纤维与硬化基体粘结形成受力共同体,具有致密的内部微结构,高温蒸汽养护与自然保湿养护环境下的UHPC性能均可稳定增长;与冷拌环氧树脂(ERE)铺装体系相比,UHPC组合桥面板顶板底部、U肋底部、横隔板开口处最大应力幅分别降低58.9%、41.3%、24.9%。将UHPC的固体组分提前预混,采用专业的机械化设备可实现UHPC在大跨度桥梁中的快速化大规模生产应用。

某连续刚构桥箱梁病害有限元分析及加固

对某(40+56+40)m预应力混凝土连续刚构桥进行普查,发现箱梁顶底板、腹板存在大量裂缝,桥面局部存在大面积坑槽,严重影响行车安全。采用MIDAS/Civil建立有限元模型,从荷载、温度模型、预应力损失等方面进行定量分析,认为引起该桥箱梁底板横向裂缝、腹板斜向裂缝的主要原因为纵向预应力损失;采用MIDAS/FEA非线性细部分析软件,根据圣维南原理采用实体单元分析,认为顶板纵向开裂的主要原因为超载;根据检测及计算分析,提出一套加固方案,为以后类似桥梁加固设计提供了参考。

锚拉板式索梁锚固结构疲劳性能研究

为确保厦漳大桥主桥锚拉板式锚固结构的疲劳可靠性,对该构造进行足尺疲劳试验,研究其荷载作用下的应力分布状况及关键构造细节的疲劳性能。试验结果表明,该构造参数与焊接工艺合理,疲劳性能满足要求。

基于机器视觉和BP神经网络的单车荷载识别

针对正交异性桥面板钢箱梁桥,提出了一种基于机器视觉和BP神经网络的单车荷载识别方法.首先,基于机器视觉目标检测和图像处理技术,实现桥上行驶车辆时空参数的识别,包括车辆的横向位置、车速、车轴数和轴距等.然后,结合车辆时空参数和U肋纵桥向应变响应信号,建立BP神经网络模型来识别车辆轴重和总重.通过数值模拟验证了算法的有效性和抗噪性.最后,设计了一个钢箱梁桥模型试验进一步验证了提出的理论.试验结果表明:该方法的车辆横向位置、车速和轴距识别的最大误差分别为1.29%,-2.31%和1.79%;车辆模型总重识别最大误差为2.65%,轴重识别最大误差为4.81%,方法具有较好的精度和抗噪性能.