环境温度作用下半整体桥台后土抗力试验

研究目的:半整体式桥台无伸缩缝桥(简称半整体桥)是一种新型桥梁结构形式。由于主梁与桥台刚接,在昼夜及季节性环境温度等长期作用下,主梁会使桥台沿纵桥向发生往复变位,进而引起台后土体的压力变化,产生土抗力。为研究半整体桥的台后土抗力分布规律以及中长期环境温度对土抗力的影响,开展中长期环境温度作用下半整体桥台-土相互作用拟静力试验研究。研究结论:(1)台后土抗力随环境温度变化的规律为在第1~6中周期(约对应由春季至夏季的第一个升温区间段)内快速上升,在第6~16中周期(约对应由夏季至冬季的降温区间段)内有所减小,在第16~20中周期(约对应由冬季至春季的第二个升温区间段)又开始增加,但相比于第一个升温区间段内的增速明显减缓;(2)中长期环境温度作用下台后土抗力沿埋深方向的分布规律为先增加后减小,并在埋深0.8h处达到最大;(3)各周期内土抗力沿纵桥向的规律为在距桥台较近的区域,台后土抗力快速减小;在距桥台较远的区域,土抗力缓慢减小,并在距台背1.0h位置处土抗力基本减小至0;(4)经过一个全年大周期的环境温度作用后,台后土抗力存在明显累积增大效应,其累积效应与土体的纵桥向位置及竖向深度具有较强的相关性;(5)本研究结果可为半整体桥的设计计算以及相关规范制定提供参考。

钢混组合梁半整体桥设计与施工

以钢混组合梁半整体桥为研究对象,分析其结构体系和构造形式,进而介绍我国钢混组合梁半整体桥的设计与施工.采用半整体悬挂式桥台和混凝土桩,上部结构采用耐候工字钢-混凝土板组成的组合梁,结构简支、桥面连续,全桥取消伸缩缝与伸缩装置.成桥监测表明,其纵向变形很小,可在中小跨径钢混组合梁无缝桥建设中推广.

基于中长期环境温度变形效应的半整体桥台-土相互作用试验

为研究环境温度作用对半整体桥台与台后土之间相互作用机理的影响,以简化半整体桥台-土结构模型为研究对象,进行了基于位移的环境温度作用下半整体桥台-土相互作用拟静力试验。研究结果表明:半整体桥台的滞回曲线随季节性温度变化而变化,季节性升温和降温转化段对桥台-土相互作用的影响非常显著,而持续增加或减小段对其影响较小;一年中的第1个升温段对桥台-土相互作用影响更大,随着几个季度的温度加载,台后土逐渐被压实,土压力变化趋于稳定,增加趋势减缓;不同季节昼夜温度变化对桥台-土相互作用的影响不同,夏季白天升温对桥台-土相互作用的影响小,而夜晚降温的影响大,冬季则反之;随着季节性温度的逐渐升高,桥台-土相互作用滞回曲线由凹形向凸形发展,呈现出更加饱满的梭形;中长期环境温度对台-土相互作用影响较大,经过一整年的温度作用后,台后土压力显著增大,产生棘轮效应;桥台转角与加载位移存在较大相关性,随着循环次序的增加,桥台转角先逐渐增大后趋于稳定;在中长期环境温度作用下,半整体桥台逐渐表现出往台后方向偏转的趋势;昼夜温度变化对桥台转角的影响不可忽视,在相同加载位移下,考虑季节性温度和昼夜温度叠加作用情况的桥台转角试验结果比仅考虑季节性温度作用时增大了94%。

半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震性能分析

为了掌握半整体无缝斜交桥的动力特性和地震响应特点,采用MIDAS/Civil建立了湖州贯边桥的有限元模型,进行了动力特性分析,并运用反应谱法和地震时程法对无缝化斜交桥进行了地震响应分析。结果表明:梁端台后土对桥梁的约束作用随斜交角的增大而逐渐减弱;主梁梁端台后土的作用对桥梁结构是有利的,可以有效约束桥梁纵飘;在进行地震安全性分析时,用反应谱法所得的墩底内力和墩顶位移均大于时程分析法;在进行半整体无缝斜交桥的工程设计时,应以垂直于盖梁方向输入地震动计算固定支座所产生的墩顶位移来控制桥梁的抗震安全性;所得研究成果为半整体式桥台无缝化斜交桥的抗震设计和研究提供了可参考资料,对该桥型的实际工程应用和发展起到了推动作用。

半整体式全无缝桥接线路面裂缝宽度计算

该文是在研究带预锯缝的半整体式全无缝桥接线路面温降效益的基础上进行的,综合考虑影响接线路面开裂的主要因素(梁体温缩变形,混凝土干缩及温缩作用和行车荷载)的作用,引入了表面裂缝转化系数和行车荷载裂缝宽度影响系数,推导了全无缝桥梁接线路面表面裂缝宽度的计算公式,并将试验参数代入理论推导公式对比试验结果,论证理论推导的正确性。

全无缝桥延性性能试验研究

通过对带预锯缝的全无缝桥接线路面模型的室内3个周期往复张拉试验,得到了配筋路面的裂缝宽度、基底摩阻力及锚固端端锚固力等的变化数据,提出了地锚的设计要求;通过对带地梁的全无缝桥破坏试验,引入位移延性计算公式分析了半整体式全无缝桥的延性性能,证实了全无缝桥是一种延性性能很强的结构形式。此外该文还考虑了往复荷载对接线路面裂缝宽度的影响,引入了往复荷载影响系数,完善了接线路面裂缝宽度的计算公式。

德国舍孔德高架桥长期性能监测研究

为了解半整体式混凝土铁路桥的长期性能,验证桥梁设计时计算参数的合理性以及结构的可靠性,对德国舍孔德(Scherkondetal)高架桥进行5年长期监测。该桥为(27.0+2×36.5+10×44+36.5)m半整体式混凝土铁路桥,桥梁建造时,布置传感器,监测主梁温度、梁端节点位移及桥墩顶部应变,并对结果进行分析。监测结果表明:主梁截面有效温度T_e=0.29T_(上部)+0.35T_(中部)+0.36T_(下部);实测梁端节点位移与梁体温度变化成正比,混凝土龄期越长线性关系越显著,实测混凝土膨胀系数为8.7×10^(-6) 1/K,验证了膨胀系数设计值的合理性;欧洲规范中的材料模型近似模拟了徐变和收缩的长期行为,但不能很好地模拟季节性行为;结合桥墩顶部应变计算桥墩顶部曲率,得到桥墩顶部曲率和桥墩纵向位移线性相关,结构实际作用效果比预期更"柔软",这对于结构由温度、徐变和收缩引起的约束力是有利的。