采用不同下部结构形式的整体式无缝桥受力特征

建立考虑桥台-土、桩-土相互作用的整体式无缝桥有限元分析模型,并选取下部结构形式、温度作用、台后填土性质以及桥梁跨径为研究参数,对比分析了采用不同下部结构形式的整体式无缝桥受力特征。结果表明:下部结构刚度越大,其对上部结构的约束作用越强,桥梁纵向整体性更明显,但对主梁梁端和桥台的受力越不利;当下部结构刚度较大时,温度对桥梁内力和变形的影响更明显;随着桥梁跨径的增大,整体温度作用的影响逐渐成为温度作用中的主要因素;当下部结构采用矮桥台与桩基础时,台后填土密实度对梁端和桥台弯矩以及主梁轴力的影响不明显;当采用墙式桥台时,随着台后填土密实度的增大,温度作用下主梁轴力会快速增大;随着桥梁跨径的增大,整体式无缝桥的内力不断增大,且当采用刚度较大的下部结构时增大的速率更快;若以桥台在正常使用极限状态下的混凝土裂缝宽度为控制目标,应对整体式无缝桥的最大桥长进行限制,且下部结构刚度越大,最大桥长的限制越严格。

钢-混组合梁整体式无缝桥主梁-桥台节点承载力有限元分析

无缝桥能有效消除和缓解桥梁伸缩缝和支座的耐久性病害问题,在中小跨径桥梁中具有较广阔的应用前景。由于上部结构和下部结构形成整体框架结构,钢-混组合梁整体式无缝桥的主梁-桥台节点的受力复杂。该文建立主梁-桥台的非线性有限元模型,选取钢梁嵌入深度、混凝土桥面板厚度和桥台横向宽度为研究参数,分析其对节点受力性能的影响,并基于此建立节点的受力分析模型,提出节点的承载力计算公式。结果表明:主梁嵌入深度和桥台横向宽度是影响节点承载力的关键参数,该文提出的承载力计算公式与有限元计算结果吻合较好。

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。

某全整体无缝桥关键设计要点

总结分析了某全整体无缝桥关键设计要点,对关键构造细节、关键有限元模拟技术、关键施工环节、主要经济指标进行了深入剖析,并与普通连续梁桥进行比较,相关技术和经验能应用到后期同类桥梁设计中,有助于该类桥梁的推广应用。

整体桥预应力桩-土相互作用试验

为探究整体式桥台无缝桥(简称整体桥)预应力混凝土桩吸纳上部结构变形的能力,对3根不同预应力的缩尺模型桩PC-1~PC-3进行了拟静力试验。利用布设于桩身表面的土压力计、位移计、应变片等,研究了预应力混凝土桩的破坏模式和变形规律,并与埋深不同且未施加预应力的混凝土桩对比,进一步说明预应力对柔性桩变形能力的影响;通过与普通混凝土桩的对比,以临界荷载、屈服荷载、峰值荷载为评价指标,分析了预应力对试验桩强度和变形的影响。结果表明:随着预应力度的增大,模型桩的破坏形态由多条裂缝向1条主要裂缝转变;PC-2和PC-3主要裂缝出现位置分别较PC-1沿埋深方向增大0.4倍和0.6倍桩径,说明预应力度的提高增大了桩-土相互作用区域,且效果较增大桩基埋深更为显著;随着位移荷载的增加,PC-1的桩身拉、压应变分布率先出现不对称,而PC-2和PC-3在更大位移荷载时仍保持对称,通过与不同埋深未施加预应力的混凝土桩对比发现,相较于增大桩基埋深,施加预应力可以更为显著地提高桩基的弹性工作范围及桩身的整体性和抗开裂能力;通过分析比较模型桩的桩身承载比可知,提高预应力度可改善桩身受力性能,并可更充分发挥桩周土的承载能力;PC-2,PC-3的正向临界荷载、屈服荷载以及峰值荷载相较于PC-1均有提高,屈服荷载分别较PC-1提高了17.8%和42.3%,说明预应力度可以增大混凝土桩的弹性工作范围,提高变形能力;PC-1的等效刚度退化速率较PC-2,PC-3更快,说明施加预应力可减缓混凝土桩的刚度退化;与PHC管桩等效刚度理论计算值对比发现,PHC管桩理论计算值偏安全,可应用于PC桩的等效刚度计算。

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。

采用墙式整体桥台的无缝桥受力特征

建立了考虑桥台-土相互作用的墙式整体桥台无缝桥的空间有限元模型,采用实测数据验证了模型的准确性;分析了不同荷载工况下主梁与桥台的受力特征,研究了温度、台后填土密实度与桥梁跨径对桥梁受力特征的影响。研究结果表明:与同等跨径简支梁桥相比,墙式整体桥台无缝桥受力最不利主梁的跨中弯矩降低了20%~40%,跨中与梁端弯矩之和降低了约28%,说明主梁内力分布比较均匀,结构纵、横桥向整体性增强;桥台顶部存在较大的弯矩和剪力,桥台变形比较复杂;墙式整体桥台无缝桥的内力和变形受温度作用的影响较为明显,且梯度升温与整体降温在梁端产生正弯矩,梯度降温与整体升温在梁端产生负弯矩,因此,设计过程中对于不同的构件应选用合适的荷载工况;台后填土密实度由松散变化至密实时,整体升温或降温作用下主梁梁端和跨中弯矩变化幅度小于5%,桥台变形幅度小于9%,说明台后填土密实度对主梁弯矩和桥台变形的影响较小;当桥梁跨径由6m增加至13m时,桥台顶部弯矩增加了1.781倍,桥台内力随跨径的增大而快速增大,因此,在墙式整体桥台无缝桥梁的设计时,建议最大跨径不超过10m,以控制桥台在正常使用极限状态下的混凝土裂缝宽度。