基于Arduino的SMA丝材智能修复损伤钢筋混凝土梁试验研究

为修复钢筋混凝土梁在使用阶段中由于材料老化、裂缝开展等原因造成的损伤,提出一种基于Arduino智能平台和形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA,具有形状记忆效应和超弹性特性)的智能修复控制系统,根据挠度及裂缝控制原理,设计智能修复控制装置。该装置由输入模块、处理模块和输出模块组成,当检测到钢筋应变超过限值时,输出模块升高SMA丝材温度对梁体进行修复。为验证该智能修复装置的修复性能,设计对比梁A(无修复装置)与试验梁B(加装智能修复控制装置),在加载过程中对试验梁B进行3次修复,对2根梁的跨中挠度、钢筋应变及裂缝宽度等进行对比分析。结果表明:破坏时试验梁B的跨中挠度、裂缝宽度均小于对比梁A,并且在3次修复中试验梁B的跨中挠度、裂缝宽度和钢筋应变最大回复率分别为31.0%、47.0%和71.5%。说明该智能修复控制装置可以监测试验梁受损情况并激发SMA材料对试验梁实施修复,实现钢筋混凝土梁的智能修复。

预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

为了研究预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,进行了4根CFRP布加固的钢筋混凝土和1根对比梁的试验研究.试验中考虑的变量为碳纤维应力强度比、疲劳荷载幅和CFRP布粘贴层数.试验梁采用双点对称等幅、等频率加载.试验结果表明:未加固的对比梁受疲劳荷载作用时,裂缝少而宽;非预应力CFRP布加固梁,裂缝多而密,裂缝高度较低,宽度较小.预应力CFRP布加固梁,裂缝总数量更多,高度更低,宽度更小.由于碳纤维布参与工作,限制了试验梁在疲劳加载时裂缝的开展,从而有效地提高了加固梁的疲劳寿命,改善了梁的正常使用性能.CFRP布施加预应力后加固效果更为明显.

V型墩连续刚构桥基础刚度及合龙方案的探讨

以大跨度V型墩连续刚构桥——杨林塘大桥为工程背景,对该类桥型设计过程中遇到的问题进行了分析探讨,得到如下结论:采用土弹簧法或弹性系数法模拟群桩基础比较合理,中跨合龙时采用2 500 kN的预顶力,可以使结构内力分布更合理。

钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分方法

为深入了解混凝土收缩徐变对钢-混凝土组合梁力学性能的影响,采用随时间变化的换算弹性模量法建立了钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分模型,得到了组合梁内力、挠度和钢-混凝土界面滑移的微分控制方程.根据边界条件,给出了内力、变形及钢-混凝土界面滑移等各项力学性能指标的闭合解.为验证增量微分方法的正确性,对试验梁和算例梁进行了跨中挠度-时间曲线、沿梁高应变分布及梁端钢-混凝土界面滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的增量微分法与试验值和其他计算方法的计算结果吻合较好,可以有效地预测钢-混凝土组合梁的长期力学性能.

软土地基多跨连拱拱桥设计与计算

软土地基上建造上承式连拱拱桥,结构对基础的要求相对较高。介绍了浙江某21孔半圆孔连拱拱桥,针对桥址段软土地基的特点,对拱桥的基础进行了重点设计与计算,提出了设计中需重点关注的内容。其相关设计计算方法可以作为类似工程的借鉴和参考。

软土地基多跨连拱拱桥设计与计算

软土地基上建造上承式连拱拱桥,结构对基础的要求相对较高。以浙江省某21孔半圆孔连拱拱桥为例,针对桥址段软土地基的特点,对拱桥的基础进行了重点设计与计算,提出了设计中需重点关注的内容,其相关设计计算方法可以作为类似工程的借鉴和参考。

基于文保要求的南京长江大桥双曲拱桥加固方案比选及设计

南京长江大桥是长江上第一座由中国自行设计和建造的双层式公铁两用特大桥梁,它是不可移动文物。其公路桥与两侧桥台相接的引桥采用了中国自主创新的双曲拱桥。经过近50年的运营,双曲拱桥的耐久性病害非常严重,迫切需要维修加固。加固改造必须遵循文物保护要求的“修旧如故”的总原则,设计通过多方案比选,最终确定在不改变其结构体系、基本不改变其外观的前提下,适当恢复并提高其承载力,着重提升其耐久性。通过双曲拱桥主拱肋外包薄层混凝土、更换拱上轻质泡沫混凝土填料等技术措施,达到了结构加固及文物修缮的相关要求及预期。

湖州市长兜港大桥主桥设计与施工

湖州市长兜港大桥主桥为国内首座双斜塔无背索部分斜拉桥,跨径布置为(50+100+50)m,采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系。主梁采用单箱五室预应力混凝土变截面连续箱梁,全宽36m;主塔采用钢筋混凝土结构,向边跨侧倾斜约26°;斜拉索采用平行钢绞线拉索,为竖琴式的索面布置。采用MIDAS/Civil软件建立有限元模型进行主桥结构的计算分析,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。主梁采用挂篮悬臂浇筑施工,主塔采用劲性骨架节段施工并利用斜拉索进行平衡,在主塔施工完成后进行主梁的跨中合龙。

弯箱梁桥支座脱空问题分析及处理

某立交匝道位于半径600m的平曲线上,桥面宽度13m,采用了预应力单箱单室现浇箱梁结构,除梁端采用双支座外,中间墩全为单支座。该桥在主体完工后,施工防撞护栏时发生梁端内侧支座脱空问题。针对该问题,文章首先对原结构进行受力分析,从理论上找出支座脱空的原因。然后提出便于操作、安全可靠的加固处理方案。并对加固过程和加固处理后的结构再进行了分析,确保结构安全。

斜拉桥主梁荷载横向分布试验研究

对于双索面斜拉桥的荷载横向分布计算,通常采用杠杆法。为了验证计算方法的准确性,文章针对一座采用双边箱的混凝土斜拉桥,进行了1∶20的有机玻璃节段模型试验。试验模型除了尺寸与实桥相似外,还尽量模拟了实桥的拉索边界条件。通过不同荷载工况的加载测试,得到了节段模型中应力数据,从而推算出荷载横向分布系数。对于试验模型,还通过有限元进行了同步计算。通过试验和有限元计算表明,对于该小边箱主梁,可以近似采用杠杆法计算横向分布系数。

独塔曲线梁悬索桥受力分析研究

中国广东东莞同沙生态公园同沙大桥,因服从路线走向,主跨采用106m曲线钢箱梁独塔单索面悬索结构,桥型独特,构思巧妙,与公园环境相协调,又具有现代特色。文章采用多种空间有限元程序对该桥进行分析研究,最终使主缆线形较好的满足了中国规范规定的要求,成功解决了主缆因受吊索拉力产生空间位移及扭转造成的线形问题;同时,主梁因受吊索的不对称拉力造成的空间扭转以及主塔的抗压强度和空间稳定问题都得到了较好的解决。本研究对今后类似桥梁的受力分析提供了参考。

基于BIM技术钢筋下料优化研究及应用

为了降低预制装配式桥梁钢筋分项工程的成本,提高钢筋使用率,实现钢筋智能化加工制造,应用BIM技术,提出了一种基于Monte Carlo模拟与整数线性规划的智能化钢筋下料优化方法。通过CATIA软件建立桥梁普通钢筋三维模型并自动提取钢筋相关数据信息,实现钢筋尺寸、数量等属性的批量自动获取;然后,对钢筋长度、根数进行处理,建立钢筋加工剪裁初步方案;在此基础上,根据工程需求,利用整数线性规划方法对初步加工方案进行组合优化,提出满足钢筋总用量最少优化目标的钢筋下料优化方法,同时获取钢筋最优加工剪裁方案和下料次数。将该方法应用于南京312国道预制拼装项目,实现了钢筋下料优化的自动化、智能化,避免人为因素造成的原材料损失。

盖梁钢筋构造图自动绘图程序开发及应用

文章结合盖梁钢筋施工图设计,介绍了盖梁钢筋施工图绘制程序的开发思路;分析常规盖梁施工图形特征及其数据形式,由若干输入参数就可生成一张钢筋图。对构造类似、钢筋参数相近的盖梁,只需对部分参数稍作改动,就可用程序快速重新成图,明显提高了绘图效率,并用于若干立交桥和大中桥的施工图设计中,达到了减少设计人员工作量目的,缩短了盖梁钢筋构造图设计周期,取得了效益。

南京长江大桥双曲拱桥复合式防排水改造设计研究

南京长江大桥是长江上第一座由我国自行设计和建造的双层式公铁两用特大桥梁,是不可移动文物,其公路桥与两侧桥台相接的引桥及分叉落地桥梁采用双曲拱桥。双曲拱桥原防排水设施为桥面设泄水管排除雨水,少部分雨水下渗通过石灰煤渣土填料后在主拱及腹拱背钻小孔排至地面。经过近50年的运营,由于桥面泄水孔数量偏少、拱上填料强度降低、渗水孔堵塞等原因,双曲拱桥桥面水损坏病害非常突出。维修改造设计时对防排水设施进行更换并增强桥面结构层,对桥面及拱圈增设排水孔和渗水孔,并在主拱圈及腹拱圈背面采用涂刷柔性防水涂料的改进方式。通过多重防排水设施的改造设计,彻底解决了南京长江大桥双曲拱桥桥面水损坏病害问题,大大延长了文物双曲拱桥的长期耐久性能。

南京长江大桥双曲拱桥铺装改造设缝的研究

南京长江大桥公路落地引桥及分叉落地桥均采用具有我国民族特色的双曲拱桥。南京长江大桥双曲拱桥以及有填料的上承式拱桥,均存在因填料跨墩连续铺筑产生的主墩处的横桥向裂缝所导致的铺装体系耐久性破坏问题。本次改造设计对拱上建筑进行了彻底改造:拱上填料更换为泡沫混凝土,顶面增设钢筋混凝土板及双层沥青。通过对桥面铺装层体系进行方案深入比选以及对桥面进行合理分联设缝,优化了结构受力状态,杜绝了桥面病害。

下穿铁路运行条件下双曲拱桥加固优化设计

南京长江大桥是长江上第一座由我国自行设计和建造的双层式公铁两用特大桥梁,是不可移动的文物。其公路桥与两侧桥台相接的引桥采用双曲拱桥,其中南岸引桥第56孔跨越老沪宁铁路线。经过近50年的运营,双曲拱桥的耐久性病害非常严重。施工图加固设计阶段拱下加固方案采用主拱圈下缘拱肋外包薄层混凝土为主要措施的增大截面加固法。涉铁孔双曲拱桥项目实施期间需保证铁路线正常运营,主拱圈加固实施难度很大。根据项目实际条件,结合结构计算分析,对56孔主拱圈创新性地采用拱背增大主拱圈截面,既提高了主体结构的承载能力,又保证了桥下铁路线的总体正常运营,达到了理想的加固效果。

南京长江大桥双曲拱桥综合改造提升关键技术

以南京长江大桥双曲拱桥维修改造工程为例,在分析病害产生原因后,以修旧如旧、提升承载力和延长结构耐久性为原则,采用拱肋/横系梁增大截面、拱背加厚、拱上填料更换为泡沫混凝土和连续配筋板、拱肋增设牺牲阳极锌块、防排水系统改造升级以及外露混凝土增设防护涂装的双曲拱桥综合改造提升技术;对双曲拱桥综合改造提升施工关键技术进行研究,提出竖向分层水平对称、预留通道、施工设备轻型化和施工过程监控等拱上填料拆除技术,研发出满足新增截面厚度小、新老混凝土龄期差异大、干缩要求高和施工环境苛刻的拱肋增大截面高性能自密实细石混凝土,采用人工电锤+高压水冲洗混凝土凿毛工艺、灌压相结合分段泵注混凝土浇筑的拱肋增大截面施工工艺,采用拱分仓浇筑、坡度控制及防裂措施的拱上泡沫混凝土施工技术,总结出混凝土防护涂装的施工工艺和厚度控制方法;双曲拱桥综合改造提升技术成功应用于背景工程,在结构自重不增加的情况下承载力得到较大提升,耐久性和外观得到明显改善,维修改造效果显著,为其他类似双曲拱桥改造升级提供借鉴,推广应用前景广阔。