某高速公路大桥箱梁底板裂缝检测及加固技术

高速公路现浇连续梁底板裂缝是一种比较常见的质量病害缺陷,产生的原因多为在建设期间不规范施工导致。文章以某高速公路大桥箱梁底板裂缝病害处治为例,从预应力钢筋混凝土现浇连续梁桥箱梁底板裂缝检测方法与工具、裂缝加固技术出发,对箱梁底板环向裂缝加固处治技术进行了详细介绍,同时从人员、机械、方法等方面分析了该箱梁裂缝产生的原因。

钢底板波形腹板组合箱梁疲劳特性研究

研究目的:结构的疲劳细节对其疲劳破坏至关重要,为了分析钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁的疲劳细节及疲劳寿命计算方法,为该类型结构的疲劳设计提供参考,制作缩尺试验梁模型,并对其进行疲劳试验,得到这种新型结构的疲劳破坏特征。结合模型试验,利用数值模拟和断裂力学分析方法,对新型组合箱梁的疲劳寿命计算及疲劳细节分类进行研究,并采用线性损伤理论对结果进行分析验证。研究结论:(1)钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁在疲劳荷载作用下,其疲劳裂纹首先出现在底板与两侧腹板焊缝折角处,说明该处是新型组合箱梁重要的疲劳细节;(2)根据线性损伤理论,新型结构的疲劳细节分类总体上位于AASHTO规范疲劳类别的B类与C类之间,高于B′曲线下界值,低于B′曲线中值;(3)采用数值模拟和修正后的断裂力学方法得到的S-N曲线计算出的总损伤累积值误差分别为3%和6%,说明两种曲线均适用于新型钢混组合结构的疲劳寿命计算;(4)本研究成果可为钢底板波形腹板组合箱梁疲劳细节分类及疲劳设计提供参考或借鉴。

单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁滑移效应研究

为了解剪切变形、剪力滞效应及滑移效应对单箱双室波形钢腹板-钢底板组合梁力学性能的影响,基于能量变分原理,推导该类组合梁的总挠度、界面滑移量及正应力解析解。以某等截面简支单箱双室波形钢腹板-正交异性钢底板组合梁为背景,通过理论分析、模型试验和有限元计算相结合的方法,分析考虑滑移效应的组合梁关键截面总挠度、界面滑移量及混凝土顶板横向正应力。结果表明:在集中荷载作用下,组合梁的总挠度、界面滑移量和横向正应力的解析解与实测值及有限元解吻合良好;由于附加弯矩的存在,剪切变形及界面滑移效应对组合梁总挠度的影响均不能忽略;组合梁的总挠度和界面滑移量随剪力钉抗剪刚度的增大不断减小,但减小的趋势逐渐放缓。施工设计时,可将剪力钉的抗剪刚度控制在挠度变化趋于平缓的范围内。

轴流机组进口高窄大孔口事故闸门技术探讨

本文针对轴流机组进口高窄大孔口事故闸门“多门一机”和“一门一机”两种不同布置方式的优劣性进行分析,基于工程安全为重考虑,推荐采用“一门一机”布置方式,启闭设备建议选用高悬臂垂直式液压机,每台机组完成所有事故闸门动水关闭时间基本可控制在10min以内,有效提高了事故闸门动水闭门可靠性;此外,针对事故闸门检修维护困难、门顶水柱闭门力不足、斜面底槛止水效果差等问题,提出了闸井腔内设置开矩形门洞通道的上下锁定平台检修闸门、事故闸门底主梁承受水柱闭门及斜面底槛局部改造成平面止水技术,在满足工程运维要求的同时可节省投资。

大吨位连续梁墩顶转体施工关键技术及应用

预应力混凝土连续箱梁转体施工包含墩底转体法和墩顶转体法两种,与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法有以下两个主要优势,首先墩顶转体减小了转体重量,降低了转体系统的设计难度;其次球铰设在墩顶,减小了承台的结构尺寸,降低了对既有线的施工干扰。文章以张呼铁路集宁南特大桥墩顶转体法为工程背景,采取严控球铰安装精度、平行于既有铁路悬臂浇筑、对梁体称重和配重、试转优化等一系列措施,极大地降低了墩顶转体法施工中的安全风险。最终形成了具有可操作性强、安全性高、节约成本等特点的预应力连续箱梁墩顶转体施工技术,可为类似桥梁施工提供借鉴。

120 m跨钢-混组合连续梁桥施工方案研究

长深高速高青—广饶段小清河特大桥主桥为主跨120 m的钢-混组合连续梁桥。结合该桥施工环境特点以及吊装法、顶推法和悬拼法的适用性,提出采用边跨分节段吊装、中跨悬拼的施工方案。为选择合理的悬拼方案,采用MIDAS Civil软件建立该桥空间杆系有限元模型,对比无支撑悬拼、扣索悬拼与钢桁架辅助悬拼3种悬拼方案的桥梁跨中挠度、应力和材料用量,选择施工速度最快、材料成本最低的无支撑悬拼方案。对无支撑悬拼方案的底板混凝土厚度及铺设长度2个关键设计参数的取值进行了分析,得出底板混凝土厚度取300 mm、铺设长度取9 m时,可有效提升结构整体刚度,减少跨中挠度,保证合龙精度,降低钢梁底板应力。

体外索加固开裂预应力混凝土连续箱梁桥的效果分析

通过在箱梁内部施加体外索的方法,对跨中底板带有横向裂缝的变截面预应力混凝土箱梁桥进行加固,对比分析了施加预应力时及加固前后两次荷载试验桥梁关键断面的裂缝、挠度及应变的实测值与理论计算值之间的关系,结果表明体外预应力的方法能够有效地约束跨中底板横向裂缝的发展,可以用于跨中底板横向裂缝加固。

某斜弯连续宽箱梁桥底板裂缝成因分析

某桥为3跨斜弯预应力变高连续宽箱梁桥,箱梁拆除模板后发现底板区域出现大量裂缝,其中有较长的纵向裂缝。通过建立实体有限元模型对该桥进行受力分析,查明该桥抗裂性能满足规范要求,底板裂缝不是主要受力裂缝,裂缝产生可能是环境、施工、结构复杂等多种因素的综合效果,并提出相应的改进建议。

铁路钢-混结合梁下平联布置形式研究

为提高高速铁路钢-混结合梁的抗扭转性能,采用数值模拟对下平联布置形式进行了研究,建立了双工字形、三工字形和双槽形3种截面形式钢-混结合梁的有限元模型,分析了单线列车偏载作用下梁体扭转引起的轨面不平顺值及两片主梁的位移比,结果表明:(1)双槽形钢-混结合梁抗扭性能较好,不需设置下平联即可满足高速铁路行车要求;(2)工字形钢-混结合梁设置下平联后,抗扭性能得到显著改善;(3)建议200 km/h及以下速度铁路工字型截面钢-混结合梁下平联选择桁式结构的形式,200 km/h以上速度铁路选择混凝土底板的形式。

既有桥梁改造加固方案设计

为提升既有桥梁的结构安全与使用寿命,需对已出现病害的桥梁进行改造加固,根据其病害特征研究最佳的加固设计方案。文章以某预应力混凝土组合箱梁桥作为研究对象,发现其主要病害表现为梁底裂缝,通过建立有限元模型,深入探究其病害原因是桥梁承载力不足,选择采用体外预应力和粘贴钢板相结合的方案进行改造加固。将加固前后的桥梁进行对比分析,试验结果表明,加固后桥梁的正截面抗弯承载力与应力均符合设计规范要求,设计结果合理。

多用途半潜驳坐底基础结构设计与施工

预制场作为港口工程必备临建设施,其配套构件出运码头坐底基础均按单一船型设计,预制场向工厂化转型后出运码头对应船舶可选择范围小,构件出运能力局限性较大。以3500 t沉箱、5000 t沉箱出运为例,按靠泊半潜驳9号、半潜驳11号两种船型进行出运码头坐底基础设计,采用装配式理念,设计可调整坐底基础,从基础设计、施工等方面结合现场应用情况进行了综合评价,表明多用途半潜驳基础满足同一出运码头对不同船型的匹配性,是一种适用于工厂化生产的大型港口工程预制场构件出运船舶坐底基础结构形式,对于国内外其他港口工程沉箱等大型构件预制场建设具有广阔的应用前景。

预应力混凝土连续箱梁合拢段底板开裂机理

为了分析预应力混凝土连续箱梁桥在合拢时出现底板上下分层开裂的原因,采用了三维有限元方法对在连续索张拉过程中跨中底板的应力状态进行了计算。定性分析了导致底板上下分层开裂的机理。结果表明,单纯的向下径向力与底板纵向泊松比效应均不是导致底板上下分层的本质原因,而纵向预应力筋在7#块与8#块处同时存在的向上径向力与向下径向分力是导致底板开裂的主要原因,而底板普遍存在的向下径向力是形成上下分层的次要因素。

钢模台车底箱梁有限元分析与改进

利用有限元软件ANSYS建立白鹤滩水电站导流洞钢模台车的整体有限元简化模型,分别对其空载行走和顶模浇筑两种典型工况进行静力学分析,得到其在两种工况下的整体变形和应力分布结果,并提取门架与底箱梁连接处节点的支座反力。在Pro/E中建立了底箱梁的三维实体模型并将其导入到WORKBENCH中,利用WORKBENCH对其进行加载分析,得到底箱梁的变形和应力分布情况。在此基础上提出了底箱梁设计的改进方案,并对其进行了验证。改进方案与原方案相比减轻了20.2%的质量,节约了成本,且满足施工的强度和刚度要求。

基于三维有限元的工字钢下翼缘局部弯曲应力计算

局部弯曲应力的计算是下翼缘受载的工字钢梁强度设计的重要内容。首先介绍了现有的工字钢下翼缘局部弯曲应力的计算方法,分析了其中存在的问题。然后构建了工字钢30a的精细三维实体有限元模型,设计了两种计算工况,并通过这两种工况的计算结果获取了较为精确的局部弯曲应力值。接着对局部弯曲应力的影响范围和分布特点进行了分析,并与现有方法的计算结果进行了比较,提出了"按照等厚板模型简化下翼缘是不合理的,基于该原则的计算结果也不够准确"的结论。最后给出了若干意见,建议在现有阶段,局部弯曲应力的计算宜直接采用三维有限元技术进行。

预应力混凝土连续箱梁底板崩裂破坏的机理及其对策

对某主跨为85 m预应力混凝土连续箱梁桥的合龙段底板崩裂情况进行了调查与分析,运用BAP、ANSYS等有限元软件进行了仿真模拟,分析了箱梁底板混凝土崩裂的机理,并提出了处理类似问题的对策。

内嵌墙板-钢框架抗地表变形试验研究

本文以开放式空腹钢框架、封闭式空腹钢框架及内嵌墙板钢框架三类框架为研究对象,通过物理试验考察框架在水平拉伸地表变形和不均匀沉降作用下结构响应的变化规律。通过对三类框架局部响应和全局响应变化规律的对比研究,分析了水平构件(底梁)和内嵌墙板对框架整体抗地表变形性能的影响规律和机理。分析结果表明,地表变形作用下,底梁与框架的协同工作主要在于底梁为框架提供轴向拉压刚度,而内嵌墙板与框架的协同工作主要在于墙板为框架提供抗侧刚度。由于协同工作机理不同,两种构件在不同的地表变形下对框架响应的影响程度不同,因此在不同地表变形区可通过布置不同的构件改善框架的抗地表变形性能。

斜交连续箱梁顶推施工中落梁仿真分析

为了解斜交连续梁桥顶推落梁施工中结构受力状态,给施工提供技术支撑,以长沙市营盘东路浏阳河大桥为例,采用在支承处节点施加强迫竖向位移的方法模拟箱梁的落梁过程,对落梁过程进行仿真分析,计算千斤顶的顶升力和混凝土箱梁的应力,与实测结果进行比较,并分析相邻墩顶的梁底高差对顶升力和箱梁应力的影响。结果表明:箱梁顶、底板始终处于受压状态,且只有顶升处的梁体及其相邻梁体的应力变化相对较大;当相邻墩顶的梁底高差在25mm以内时,其顶升墩处的顶升力增量在5%以内,且顶升墩处箱梁截面仍处于受压状态;落梁过程中,顶升力和箱梁应力的仿真计算结果与实测结果吻合较好,说明仿真分析准确、可靠。

富力桃园大桥箱梁合龙区域裂缝成因分析及加固

广州市富力桃园大桥合龙区域箱梁底板预应力张拉时,较多纵向裂缝出现在箱梁底部。通过现场勘察和计算分析,发现钢束实际产生的向下拉力远大于理论值。实际荷载作用下箱梁底板横向承载力不足及过大的拉力拉断钢束孔道侧壁,导致裂缝的产生。采用粘贴钢板法和反力梁法局部加强该区域,大桥维修加固后状况良好。

箱梁底板张拉崩裂行为研究及预应力损失分析

介绍了连续刚构桥中箱梁底板预应力束张拉崩裂的含义,对预应力效应导致的底板张拉崩裂行为的形成机理和产生原因进行了详细分析与讨论,采用解析法对不同崩裂长度和不同钢束位置偏离程度的预应力损失进行了计算分析。最后,在设计和施工方面提出了处理预应力束张拉崩裂的方法和建议。通过实例分析表明:该新型算法能准确地计算出底板钢束崩裂后的预应力损失,方便且适用性较强。

连续刚构桥中跨箱梁底板混凝土局部崩裂分析与加固

根据某连续刚构桥跨中底板合龙束张拉过程中底板混凝土局部崩裂位置及形状特征,采用弹性力学应力状态原理,分析其崩裂机理,并运用ANSYS,考虑理想设计工况、预应力波纹管局部位置变化两种计算工况,模拟箱梁底板在中跨合龙钢束张拉过程中混凝土的局部应力状况。计算分析表明:理想设计工况下,各段箱梁接头处局部主拉应力较大,已接近混凝土的抗拉强度;即使预应力波纹管局部位置变化较小的范围,底板局部混凝土产生较大的主拉应力。