PVA-ECC与BFRP筋黏结性能试验分析

为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composites,PVA-ECC)与玄武岩纤维增强复材筋(basalt fiber reinforced polymer bars,BFRP筋)的黏结性能,以BFRP筋表面形式(缠绕带肋、喷砂缠绕带肋)、锚固长度(5 d、7 d、9 d)、直径(8、10、12 mm)、PVA-ECC保护层厚度(70、25、15、5 mm)和PVA-ECC强度(C50、C80)为参数,设计制作28个PVA-ECC与BFRP筋黏结锚固试件进行拔出试验。通过观察和分析各试件的破坏形态、黏结强度和黏结滑移曲线,探究了各因素对PVA-ECC和BFRP筋的黏结性能的影响规律。最后,通过分析已有本构模型的适用性,根据试验结果建立了BFRP筋与PVA-ECC的黏结滑移本构模型。研究结果表明:较小保护层厚度(5 mm)的试件容易发生劈裂破坏,且黏结强度仅为正常试件的39.59%;BFRP筋表面喷砂可提高最大平均黏结应力;随着锚固长度的降低,BFRP筋与PVA-ECC黏结强度逐渐提高;增大筋材直径的同时保证相对肋高不变可以避免BFRP筋直径增大对黏结性能带来的不利影响;当PVA-ECC强度从50.5 MPa提高至81.3 MPa时,黏结强度提高了45.53%。避免BFRP筋较小的保护层厚度,或增加BFRP筋直径的同时保证相对肋高不变可以保证PVA-ECC与BFRP筋有足够的黏结强度。

高温后钢-混组合梁抗剪性能试验研究

为研究钢-混组合梁经历高温后的抗剪性能,以受热温度和冷却方式为试验参数,分别开展了普通混凝土、钢材高温后材料性能试验和钢-混组合梁高温后静力试验。对高温冷却后混凝土和钢材的基本力学性能进行了试验研究,并采用扫描电镜观察了高温后混凝土的微观结构;按“强弯弱剪”设计了7片钢-混组合梁,测定了升降温过程中截面温度场分布,开展了常温和经历高温冷却后组合梁加载破坏试验,对组合梁常温和高温后的极限承载力、跨中挠度和应变变化进行对比分析,研究了受热温度和冷却方式对组合梁受力性能的影响,并探讨了高温后组合梁极限抗剪承载力计算方法。结果表明:高温后混凝土内部水泥复合物疏松和水泥与骨料包裹界面出现裂纹是混凝土宏观力学性能劣化的主要原因;常温和高温冷却后钢-混组合梁的破坏形态均为混凝土板出现贯穿的斜裂缝;随着温度的升高,组合梁的承载力、刚度和延性均降低;低于400℃时冷却方式对承载力影响较小,600℃时喷水冷却后组合梁承载力大于自然冷却;与自然冷却试件相比,喷水冷却下试件的刚度较大,极限挠度较小;基于试验数据和回归分析建立了混凝土抗压强度、钢材屈服强度与受热温度之间的计算公式;修正后的AS/NZS 2327规范公式计算值与试验值吻合良好。

多维度桥梁教学研究方法探究——以桥梁工程课程为例

桥梁工程是道路桥梁渡河工程专业的一门必修课,其具有课程综合性较强、实践要求较高、研究范围较广的学科特点,传统的教学方式难以满足培养具备现代工程设计能力的工程师的教学要求,亟需教学方式的改革及研究手段的深化。以此为切入点,该文提出一种基于课堂教学、软件渗透、工程项目相结合的多维度桥梁工程教学手段,构建理论-仿真-实践的多层次学科研究体系。该文所建立的桥梁工程教学研究方法可全方位地提升课堂教学的理论性和应用性效果,大范围地拓展学生处理桥梁工程相关问题的思路逻辑,为其日后的科研工作夯实基础。

钢筋混凝土结构课程设计优化改进初探

文章基于道路桥梁与渡河工程专业的培养目标,阐述了课程设计对学生实践能力的重要性,分析了钢筋混凝土结构课程设计的现状,总结出目前钢筋混凝土结构课程教学方面的问题,随后提出了改进的课程预习、设计流程和课程考核方案,旨在提高学生的学习主动性与积极性,为今后其他相关课程的设计改进提供思路和参考。

连续刚构桥梁悬臂施工线形控制分析

研究目的:以理论计算与实桥分析为基础,研究连续刚构桥施工控制系统,分析影响悬臂施工线形的因素,用现场实测数据修正计算模型参数,更好的控制桥面的线形。研究方法:以现代施工控制理论为基础,结合涪江三桥施工特点,运用有限元分析软件建立施工控制模型,通过实测数据与理论计算结果保证桥梁线形施工的质量。研究结果:该桥合龙段全部自然合龙,合龙误差均在规范值2 cm的允许范围之内,且线形吻合度良好,成桥线形平顺。研究结论:施工监控中充分考虑各种因素影响,采用现场实测数据修正计算参数,达到理论计算模型与实桥相吻合,保证了桥梁施工的安全。另外,连续刚构桥的施工控制对主梁标高控制而言,应按"宁高勿低"的原则进行。

超大跨度斜拉桥随机地震响应参数敏感性分析

斜拉桥跨度的增大,使得地震动空间效应对结构地震反应的影响成为新的研究课题之一。本文基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究。通过系统分析结构弹性模量(钢箱梁和索塔)、桩-土-结构动力相互作用、地震动模型、斜拉索振动效应以及模态组合数量对结构内力和位移的影响及其变化规律,掌握参数变化时,结构随机地震响应的变化范围是否可能因结构参数的变化而危及结构安全,为超大跨度桥梁的抗震设计和分析提供借鉴。

超大跨度斜拉桥考虑行波效应的地震动随机响应研究

斜拉桥地震反应不同于其它桥型,具有明显的空间耦合效应.利用有限元理论对苏通长江公路大桥的空间抗震性能进行分析,重点研究行波效应对结构响应的影响,并与一致激励计算的结果进行比较,为大跨度斜拉桥抗震分析采用随机方法提供了一定的参考依据.研究结果表明,行波效应对斜拉桥结构内力有显著的影响,大跨度斜拉桥抗震性能分析必须考虑行波效应.而行波效应的影响与结构自身动力特性、视波速、构件位置及研究响应类型(位移与内力)相关.

大跨度斜拉桥施工力学行为参数敏感性分析

以泸州泰安长江公路大桥主桥(独塔混凝土斜拉桥)为工程背景,基于有限元分析理论,运用有限元软件BSAS建立有限元模型,分析混凝土主梁弹性模量、混凝土主塔弹性模量、斜拉索弹性模量、混凝土收缩徐变及混凝土主梁的重量等多个参数对结构内力、线形的影响及其变化规律.目的在于掌握参数变化时成桥结构内力及线形的变化范围是否危及结构的安全.计算结果表明,混凝土收缩徐变和混凝土主梁的重量对结构内力和线形影响显著,其他因素次之.

地震动空间变异性对千米级斜拉桥结构随机地震反应的影响

基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究,详细分析地震动空间变化特性对千米级斜拉桥结构动力响应的影响。研究结果表明:相干效应对主梁纵向弯矩影响比较大,尤其是中跨部位;而局部场地效应相对影响较小。对于主梁轴力而言,行波效应影响较为显著,主梁轴力的最大值增大约70%之多,但对竖向剪力并无突出影响。与一致激励比较,行波效应使得跨中竖向位移均方根增大约74%,相干效应为60%,而局部场地效应为13%。对于不同的内力和位移响应,地震动空间变化特性的影响程度和规律不尽相同,必须区别对待,具体问题具体分析。

地震动空间相干效应对大跨度斜拉桥随机地震反应的影响

随着斜拉桥跨度的增大,地震动空间效应对结构地震反应的影响成为新的研究课题。基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,分析地震动空间相干效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响规律。研究表明:考虑地震动相干效应后,结构的内力和位移响应明显增大,且相干效应对主梁和索塔内力与位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析。由此得出结论,对大跨度斜拉桥进行随机地震响应分析时,必须考虑地震动的空间相干效应。

大跨度斜拉桥地震易损性及可恢复性分析

为了研究地震作用下斜拉桥主塔的抗震能力,评估其抗震可恢复性,以一座独柱式大跨径混凝土斜拉桥为例,采用SAP2000有限元分析程序建立结构动力计算模型,通过增量动力分析法(IDA)分析结构的横向地震响应;选用X-TRACT软件对主塔划分的各关键截面进行了弯矩-曲率分析和损伤标定,对IDA分析的数据进行处理,拟合得到了主塔各关键截面的地震易损性曲线,确定主塔容易损伤部位及演变规律;基于可恢复性的理念开展结构的抗震可恢复性分析.研究结果表明:在横向地震作用下,主塔底部截面是所选截面中最容易损坏的部位;在地震动强度0.150g和0.271g作用后,自身的抗震能力由80.6%降到46.7%,随着地震动强度的增大,抗震储备能力不断降低.

铁路钢筋混凝土拱桥使用安全现状评估

研究目的:由于外荷载、自然灾害、混凝土老化、钢筋锈蚀等内外因素的影响,既有铁路钢筋混凝土拱桥存在不同程度的损伤,将直接影响结构的安全性能和承载力。本文以某铁路拱桥为工程背景,采用模糊层次分析方法,结合现场检测数据,评估其上部结构的耐久性。研究结论:(1)层次分析法将复杂的目标问题分解为各组成要素,并根据支配关系将这些要素进行分组,形成一个层次结构;而模糊层次分析法将模糊评判法和层次分析法二者有机结合起来,强调事物的模糊性,同时用精确的数学语言表达;(2)依据现场检测结果,建立结构的层次体系模型,对不同构件的耐久性指标赋予不同的权重系数,铁路钢筋混凝土拱桥综合评估结果为Ⅰ级;(3)评估结果与现场检测结果一致,此方法评价结果能够反映整体结构中主要构件的健康状态,具有实用性、科学性和客观性;(4)本研究成果可用于指导桥梁设计和维护,从而延长桥梁的使用寿命。

大跨度斜拉桥地震响应非线性时程分析

以有限元分析理论为基础,结合某大跨度斜拉桥工程实例,利用ANSYS软件建立有限元模型,通过修正后的ElCentro波分别考虑横向、竖向及纵向输入,采用时程分析方法对其进行地震反应分析。计算分析表明:考虑几何非线性后,结构的内力和位移响应明显增大,且对主梁和索塔内力与位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析。同时表明该桥抗震性能良好,地震荷载不控制设计。由此得出结论,对于斜拉桥这类柔性体系,不可忽视结构几何非线性的影响。

混凝土斜拉桥主梁静力可靠度分析

以工程结构可靠度理论为基础,结合重庆地维长江大桥(斜拉桥)主梁受力特点建立主梁关键截面承载能力极限状态方程。运用一次二阶矩法计算主梁关键截面可靠度指标,评价主梁承载能力是否基于安全期内。其可靠度指标随截面承受弯矩的增大而增大,反之,可靠度指标较小,反映出桥梁设计者的目标;同时分析各参数对主梁可靠度的影响程度,在设计基准期内,活载较恒载对主梁的可靠度影响显著。因此,主梁可靠度分析对完善斜拉桥设计理念、运营阶段维护和健康监测有一定的指导意义。

相邻梁段周期比对伸缩缝处的碰撞响应分析

针对相邻两联连续梁桥伸缩缝处的碰撞现象,基于其周期不一致而表现出的动力差异性,进行动力时程分析,采用直接积分法研究了地震作用下相邻联的非同向振动和伸缩缝处的碰撞响应。分析结果表明:不同周期比的相邻梁体,在地震动作用下产生的碰撞响应不同,加速度峰值小持续时间长的地震波对伸缩缝处的碰撞响应较小;碰撞对严重不同向振动的相邻两联(T2/T1<0.5)的地震响应影响很大,随着相邻两联周期比的增大,碰撞对结构地震反应影响逐渐减小。

考虑地震动局部场地效应的大跨度斜拉桥随机地震响应分析

基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为例,研究了局部场地效应对大跨度斜拉桥地震反应的影响。结果表明:与一致激励相比,局部场地效应对结构的内力和位移影响显著;场地效应对主梁、索塔内力和位移的影响程度及规律也不尽相同,须区别对待分析。

薄壁高墩预应力混凝土连续刚构桥施工控制

主要论述了涪江三桥施工控制的体系、方法、内容及实施过程,并分析了影响施工控制的主要因素和关键技术。在施工控制过程中,实测各项技术参数,与计算机有限元分析进行对比,最后给出施工控制参数,有效地调整桥梁的内力和线形,为提高桥梁施工质量和安全可靠提供科学保证。

组合梁斜拉桥稳定性影响因素研究

研究了桥面板剪力滞效应对结构极限承载力的影响,计算结果显示某些阶段安全系数出现大幅下降,最大变化已达到42.4%;针对组合梁斜拉桥钢主梁(工字形加劲截面)横桥向抗弯刚度较小,桥面板还未安装时容易在横桥向发生局部失稳的现象,研究了钢主梁局部失稳对组合梁斜拉桥全过程的整体稳定性的影响,计算结果显示考虑局部失稳后结构的弹性稳定安全系数在某些阶段出现大幅下降,最大变化已达到24.0%。

大跨度连续刚构桥施工阶段应力监测分析

介绍应力监测对刚构桥施工控制的重要性。通过涪江三桥工程实例,正确分析和处理实测数据,得到实测值,并与有限元计算值进行比较,用以指导施工,确保施工的质量。

基于性能的大跨径斜拉桥主塔概率地震风险分析

地震作用下,若斜拉桥主塔发生损伤,将使整体损伤风险明显提高。因此对斜拉桥主塔进行地震易损性分析来评定主塔的抗震能力,进而评估斜拉桥主塔在设计基准期内的地震损伤风险,具有重要的工程和经济意义。本文通过SAP2000有限元分析软件对某斜拉桥主塔进行了纵横向的地震易损性及危险性分析,结合地震易损性和危险性分析推导出概率地震风险函数,进而开展了斜拉桥的概率地震风险分析。分析结果证明,在100年设计基准期内,纵桥向或横桥向地震作用下,本文斜拉桥"H"型主塔均满足E3水准抗震设防要求。