大跨径预应力混凝土梁式桥梁跨中下挠的对策分析

大跨径预应力混凝土梁式桥主要是指连续梁和连续刚构,二者均存在跨中下挠的病害,跨中下挠现象国内外普遍存在。分析导致跨中下挠的施工、设计原因,并着重就设计原因造成的跨中下挠提出了整治措施。

大跨径预应力混凝土梁施工控制的现状及展望

文中主要对建筑工程大跨径预应力混凝土梁的施工技术进行了分析,提出了大跨径预应力混凝土梁质量控制措施,以供参考。

大跨径预应力混凝土梁桥裂缝原因分析

大跨径PC箱梁桥因为其具有截面抗扭刚度大、效率高等优点,被广泛应用于中等跨径的公路桥梁工程中。但是,作为混凝土结构常见病害之一的裂缝,却在这类桥梁的运营过程中屡见不鲜。本文以薄壁箱形截面桥梁设计理论为依据,通过对三门峡黄河公路大桥从施工阶段到使用阶段进行了全面的分析,推测该类桥型产生裂缝的主要原因。为今后该类桥型避免裂缝的发生提供了参考和借鉴。

“大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策研究”通过鉴定

日前，西部科技项目“大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策研究”通过验收。该项目从预应力梁桥下挠特征、桥用高强混凝土材料特性、反复荷载效应、长期挠度计算与设计方法、施工方法与工艺、防控主梁过度下挠措施和已下挠预应力梁桥处置技术等方面进行了系统研究，系统全面地解析了持续下挠原因，对新建桥梁提出了长期挠度计算方法、防控主梁过度下挠的设计、施工措施，对服役旧桥提出了已下挠桥梁的加固成套技术，并编制了相关设计、施工技术指南。

大跨径预应力混凝土梁桥施工过程挠度控制研究

高强度的预应力筋和高强混凝土研制开发和应用,极大地促进了混凝土梁桥的发展,其跨径不断增大。但随着大跨度预应力混凝土梁桥被不断地广泛采用,该类桥梁在施工和使用中也连续地暴露出各种问题,长期挠度过大就是其中之一。大跨度预应力混凝土梁桥在主梁的设计中,虽然设有足够的预拱度,但在建成通车一段时间后,还是在箱梁跨中出现了不同程度的下挠,给行车带来麻烦，同时使结构开裂、破坏，给结构造成安全隐患。该问题日益引起国内工程界的重点关注。

大跨径预应力混凝土连续梁桥加固研究进展

基于我国危旧桥改造需求多、病害情况复杂给桥梁加固提出的挑战,需把握桥梁加固国内外的研究现状,为未来深入研究和工程应用提供参考。结合大跨径预应力混凝土连续梁桥主要加固手段的基本原理,对各加固手段的优点、局限性及适用对象进行分析,系统梳理近两年来的最新研究成果,并对未来发展进行了展望。

大跨径预应力混凝土梁桥病害分析与加固对策

跨中下挠和梁体开裂是大跨径混凝土梁桥的常见病害,在科学分析病害成因的基础上,对其采用体外预应力加固技术,通过设置转向结构和锚固结构来实现体外预应力体系,使桥梁受力明确、安全,对抑制跨中下挠、控制裂缝,能起到明显的作用。本文通过对2座主跨超过200m的刚构桥的加固实践总结,提出了一些预应力体系改善和使用建议,希望在混凝土桥梁的体外预应力加固方面给同行带来些思考。

预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明:PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。

大跨径预应力混凝土盖梁在高速公路桥梁跨越管线中的应用

在高速公路建设过程中,地下管线工程往往会影响设计方案,制约施工工期。采用大跨径预应力盖梁直接跨越桥下管线具有明显的社会和经济效益。介绍了沾临高速一座分离立交桥采用大跨径预应力盖梁跨越济青二线燃气管线的设计方案,并分析预应力盖梁的受力特性。根据盖梁不同结构类型,合理选用钢束张拉方案,减小施工阶段墩身过大的弯矩效应,为类似工程提供参考。

大跨径桥梁预应力混凝土 T 梁现场静载试验

本文通过对一原位预制 50 米跨径预应力混凝土 T 梁开展现场静载试验,介绍了现场静载试验方法及实施过程,分析了梁 体控制截面的应变和挠度。在此基础上,采用有限元软件 Midas/Civil 建立数值分析模型,并在验证模型准确性的基础上,确定 其结构强度和刚度均满足其设计与规范要求。研究结果可为同类 T 梁的静载试验提供参考。

大跨径预应力混凝土T梁原位预制常见病害及处治措施

大跨径预应力混凝土T梁具有预制速度快、施工迅速等特点,在高速公路桥梁结构中得到了广泛应用。本文结合济南绕城高速公路二环线北环段工程T梁桥原位预制施工,对50m跨度预应力混凝土T梁在原位预制施工过程中常见的T梁外观质量缺陷、实体构件回弹强度偏低和湿接缝病害的成因进行了分析,并提出了一系列具有针对性的处治措施,以期为后期同类原位预制预应力混凝土T梁的施工提供参考。

部分预制预应力型钢混凝土梁受力性能试验与设计方法研究

为简化现场施工工序,创新将预应力技术与装配式技术集成应用于型钢混凝土结构中,提出部分预制预应力型钢混凝土(PPPSRC)梁。通过5个梁试件的受弯性能试验及5个梁试件的受剪性能试验,研究了预应力施加顺序、预应力度、预应力筋高度及预制混凝土种类对PPPSRC梁的破坏形态和截面应力发展的影响,并结合试验结果对各试件的裂缝发展规律、承载及变形能力进行了分析研究。研究结果表明:预应力施加于梁预制部分或施加于整个梁对PPPSRC梁受力性能影响较小,不同预应力施加顺序的试件开裂荷载与峰值荷载差值均在5%以内;预应力度和预制部分混凝土种类对PPPSRC梁的抗裂性能影响显著,其中PPPSRC梁的开裂荷载相较于普通型钢混凝土梁最高可提高166%,而预制部分采用超高性能混凝土相比预制部分采用普通混凝土的试件开裂荷载可提高33%。基于试验结果建立了适用于PPPSRC梁的受弯、受剪承载力以及开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

局部受热锈蚀预应力混凝土梁力学性能试验研究

随着我国基础建设的发展,大量混凝土桥梁在恶劣环境影响下发生腐蚀和老化,腐蚀桥梁结构的灾害破坏机理研究对桥梁结构的运营安全具有重要意义。为研究已经锈蚀受损的桥梁在局部受热状态下的高温力学性能,设计10根预应力混凝土梁试件。其中对照组的2根试件在常温下加载,试验变量为预应力筋初始应力,试验组的8根试件在高温下加载,试验变量分别为钢筋锈蚀、预应力筋初始应力、初始荷载。首先,基于电化学原理对4根预应力混凝土梁进行钢筋加速锈蚀处理,然后利用复合高温试验炉对8根预应力混凝土梁(4根锈蚀、4根未锈蚀)在跨中进行三面受火试验。最后,采用数值方法对局部受热预应力混凝土梁进行了仿真分析。研究结果表明:局部受热条件下,预应力混凝土梁的承载能力会发生明显降低,下降幅度约为11.3%~14.9%;钢筋锈蚀导致的混凝土开裂会对预应力混凝土梁的抗火性能产生不利影响,主要表现为2个方面,1)相同试验条件下,锈蚀后的试件预应力增量更大;2)锈蚀试件在局部受热条件下承载能力下降幅度更大,约为19.4%~21.9%;增大预应力筋的初始应力可以减小预应力混凝土梁在局部受热时的高温蠕变变形;局部高温作用下预应力混凝土梁对初始荷载较为敏感,当试件初始荷载值提升20%时,三分点位移量约增大60%。研究成果可以为实际锈蚀桥梁的防火设计和灾后应急提供理论依据。

体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的理论与数值分析

随着服役时间的增长和车辆荷载的增加,老旧的钢筋混凝土桥梁面临承载力不足、变形超限等问题,采用体外预应力CFRP筋对其加固是一种有效的解决方法。采用有限元分析软件ABAQUS对某跨度24 m的铁路桥梁进行数值模拟与参数分析,其中,根据不同的CFRP预应力筋的直径(31 mm、43 mm、61 mm)和预应力大小(250 MPa、500 MPa、750 MPa、1000 MPa、1250 MPa),获得模型梁的开裂弯矩、梁底钢筋屈服弯矩以及梁开裂时的跨中变形。将《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)等现行规范的理论计算结果与数值模拟结果进行对比,发现两者吻合良好,误差在15%以内,从而验证了规范中钢筋混凝土梁开裂弯矩计算公式、正截面承载力计算公式以及跨中挠度计算公式对于体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的适用性与准确性,为实际工程加固设计提供参考。

斜截面抗剪强度上限值和预应力混凝土梁最小配筋率计算理论研究

文章遵循基本力学原理,从结构理论出发,推导修正后的混凝土梁斜截面抗剪强度上限值理论与公式,首次给出考虑斜箍筋特殊效应后的斜截面抗剪强度上限值的理论与方法;抗剪实验梁结果证明所提出的抗剪强度上限值理论与方法的正确性;基于预应力束应力全过程分析,首次推导并提出了预应力混凝土梁双值最小配筋率理论与计算方法,明确了预应力混凝土梁最小配筋率存在两个临界点,合理的预应力混凝土梁配筋率在两个临界点形成的范围之内,计算实例证明预应力混凝土梁双值最小配筋率理论的正确性。

横向静载作用下轨道交通预应力混凝土U型梁裂缝开展研究

为探究轨道交通预应力混凝土U型梁结构在腹板横向受力情况下的裂缝开展状况,通过回顾总结其裂缝开展成因,并以实际工程中的某标准梁段为例,进行了横向静载破坏试验,分析了U型梁结构在横向受力下的应变、挠度变化规律以及裂缝发育和损伤状况。研究结果表明,在横向对称荷载作用下,随着加载级的增大,U型梁展现出良好的整体性能和横向抗裂性能;该梁的裂缝损伤首先出现在腹板和底板处,随后逐步扩展到底板与腹板的连接部位;在破坏加载级下,腹板与翼缘发生破坏性裂缝损伤和明显的外扩变形;在高于规范撞击力建议值2倍的横向静载作用范围内,试验梁能够保持弹性工作状态,验证了采用美国ACI规范中对于列车脱轨撞击力的建议值进行U型梁横向抗撞设计的合理性。该研究成果可为轨道交通预应力混凝土U型梁的力学性能研究和结构优化设计提供更多参考。

缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点受剪承载力计算方法

梁柱节点受剪承载力计算是混凝土框架结构节点抗震设计的关键点之一,由于节点剪力传递机理与构造的复杂性,目前尚未形成完善的节点受剪承载力计算理论。该文阐述了预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点的受力机理,并基于桁架模型和斜压杆模型,提出了一种同时考虑预应力筋与型钢贡献的节点受剪承载力计算方法。开展了新型节点受力性能拟静力试验,分别选取了梁端破坏与节点剪切破坏两种破坏形式的节点试验数据,对所建立的新型节点受剪承载力计算方法进行了验证评估,结果表明,该文提出的预应力混凝土梁-型钢混凝土柱框架节点承载力计算方法具有较好的精度。

大跨径预应力混凝土箱梁桥长期下挠问题的研究现状

近年来,大跨径预应力混凝土箱梁桥的下挠现象日益威胁结构安全,而导致这一现象的原因仍然没有完全明确。从混凝土的收缩徐变、预应力效应、箱梁开裂的影响、现有计算与防治手段等方面,对国内外在大跨径预应力混凝土箱梁桥下挠问题上的研究现状进行了总结与综合评价分析;对导致下挠问题的主要成因与研究难点在机理上进行了解释。最后,对桥梁设计计算、桥梁混凝土施工及箱梁下挠的防治技术进行论述,并对开展控制结构长期下挠的研究提出了建议。

大跨径预应力混凝土箱梁的剪切变形分析

为分析剪切变形对预应力混凝土箱梁挠度的影响,依据经典Timoshenko梁理论,参照已建大跨预应力混凝土箱梁的截面尺寸,简化选取等截面悬臂箱梁为分析对象建立了空间有限元模型.按不考虑剪切变形和考虑剪切变形两种情况计算了箱梁的挠度,分析了剪切变形的影响随箱梁高跨比的变化,并讨论了传统观点中的考虑剪切变形的高跨比门槛值在大跨径预应力混凝土箱梁挠度计算中的适用性.然后,建立了虎门大桥辅航道桥的施工阶段分析模型,模拟箱梁的实际悬臂施工过程,分析了剪切变形对箱梁挠度的影响规律,计算并探讨了箱梁的长期徐变挠度,进而推算了箱梁的剪切徐变挠度.分析结果表明,剪切徐变是造成箱梁持续下挠的原因之一.