博弈论融合下的在役混凝土梁桥耐久性评估

为合理解决在役混凝土梁桥耐久性评估问题,提出基于博弈论融合的评估模型。首先,综合考虑桥梁所处地区环境及桥梁本身的特点,构建指标评价体系;其次,在充分考虑指标间影响的基础上,依据DEMATEL-ANP计算主观权重,同时利用DEMATEL法直观展现指标因果关系;然后,利用博弈论的均衡理论,融合主观权重与CRITIC客观权重,再结合未确知测度理论,确定桥梁等级;最后,结合多座在役混凝土桥梁进行验证。结果表明:各桥梁耐久性与实际状况一致,准确度高,且与传统评估模型相比,该模型不仅更为准确,还可充分考虑指标间影响关系并以指标因果关系为后续维修顺序提供依据,使其更贴合实际工程使用要求。

支架现浇混凝土梁桥抗裂性分析与承载力计算

针对目前支架现浇混凝土桥梁早期存在严重裂缝,影响桥梁整体美观性和耐久性的问题,本文对支架现浇混凝土梁桥早期抗裂性及其承载能力计算方法进行研究。通过使用阶段极限状态计算、支架现浇混凝土梁桥正截面早期抗裂验算、裂缝宽度计算,分析支架现浇混凝土梁桥早期抗裂性。通过计算正截面抗弯承载力和斜截面抗弯承载力,确定承载能力。结合分析和计算结果,对支架现浇混凝土桥梁结构进行优化,以此避免裂缝问题,提高桥梁整体美观性和耐久性。

服役15年大跨跨海预应力混凝土梁桥荷载试验及结构性能评价

大跨预应力混凝土梁桥因其结构刚度大、行车平顺舒适、抗震性能好、施工技术成熟等优势得到广泛应用,该类桥梁在服役较长时间后,由于自然环境和超载的长期影响可能导致结构出现裂缝,并影响结构的安全承载能力,这一问题对于跨海桥梁显得尤为突出。因此,为准确评估在役跨海混凝土桥梁的实际工作状态与承载能力,通过对一座已服役15年的大跨跨海预应力混凝土梁桥进行现场静载、动载试验,并结合有限元对其振型等特性进行了分析。研究结果表明,桥梁结构的工作性能仍保持良好,但由于所处海域环境及长期服役导致的结构损伤和裂缝的影响,使其实际承载能力有所下降。研究成果可为在役同类桥梁的维修加固提供参考。

中小跨径混凝土梁桥拼宽改造关键技术研究现状

为应对公路交通量的增加以及道路通行需求的增大,对原有桥梁进行加固与拼宽改造可以避免拆除重建,节约建筑资源。随着桥梁拼宽技术在既有公路改扩建工程中的广泛应用,对其拼宽的方案设计、施工工艺以及关键问题的研究逐渐增多。分别对国内外中小跨径混凝土梁桥拼宽改造应用现状、拼宽连接方式及关键技术问题研究进展进行了分析与总结,结果表明:在现有研究中,对于中小跨径混凝土梁桥拼宽中混凝土收缩徐变与新旧桥基础不均匀沉降等影响因素给出了分析标准,已有的拼宽形式与拓宽工艺已得到实际工程的广泛应用,但仍有亟待解决的技术问题。

预应力混凝土梁桥关键施工技术探讨

预应力混凝土梁桥中波纹管、混凝土浇筑及钢绞线等的施工质量直接影响项目整体的施工品质、周期及后期的运营维护环节。应用预应力混凝土梁桥施工技术,可提高桥梁的刚度及抗拉强度等,但应用过程中也出现了部分问题。文章总结了预应力混凝土梁桥常见的施工工法,并针对相关问题提出了改进措施。分析表明,采用合理的防治措施可有效减少出现波纹管堵塞、混凝土裂缝及滑丝或断丝问题的风险;挂篮悬臂法能在避免使用重型设备的前提下保障施工安全。

混凝土梁桥桥下爆炸压力场分析

为了探索桥下爆炸自由场超压、墩柱反射超压和梁底反射超压的分布规律,对一座两跨混凝土梁桥缩尺模型开展了桥下爆炸试验,并结合数值模拟方法研究了桥下爆炸波传播规律以及爆炸波与T梁和墩柱之间的相互作用.研究结果表明:地面反射条件的改变对爆炸荷载影响显著;实测柱底、柱中和柱顶超压峰值沿柱高分布相对离散,实测T梁底超压时程曲线呈多峰正压.爆炸波传播过程中有马赫波形成;爆炸波遇到T梁梁肋和横隔板会发生反射和绕射,遇到T梁翼板下表面会发生反射,爆炸波传播至墩柱盖梁和T梁相交区域时,传播路径较为复杂,作用时间相对较长.炸药形状对T梁底部超压分布有一定影响,中梁梁肋下表面的超压峰值自爆心向两边呈指数形式衰减;超压峰值沿柱高整体呈减小趋势,柱底、柱中和柱顶迎爆面沿柱周超压峰值整体呈中间大两边小的趋势.

考虑抗力与恒载相关性的钢筋混凝土梁桥限载取值研究

为给按不同时期规范设计的中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载合理取值提供参考,依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85、JTG D62-2004、JTG 3362-2018)中对应的混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式,提出一种考虑抗力和恒载效应相关性的中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载取值分析方法。该方法引入抗力与恒载效应相关系数,应用Rosenblatt变换公式构造由独立标准正态随机变量表示的结构功能函数,并建立基于验算点法(JC法)的公路桥梁限载系数反演分析模型,在此基础上,针对按不同时期规范设计的钢筋混凝土梁桥,以规范目标可靠指标为基准、设计活恒载比值为基本参数,分别计算不同抗力和恒载效应相关系数对应的限载系数,并按限载等级一级计算与JTJ 023—85、JTG D62—2004、JTG 3362—2018规范对应的典型车辆总重限值。计算结果表明:抗力与恒载效应相关性对中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载取值影响较大,在相同的限载等级和设计活恒载比值下,相关系数越大,典型车辆总重限值越大;提出的限载分析方法和典型车辆总重限值可作为中、小跨径混凝土梁桥限载标准与超重车辆认定标准制定的参考依据。

基于AHP-TFN的混凝土梁桥技术状况评估

为了科学客观地评估在役混凝土梁桥技术状况,引入三角模糊数(TFN),提出一种基于层次分析法(AHP)的桥梁技术状况模糊综合评估方法。依据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011),选取混凝土梁桥上部结构、下部结构、桥面系作为准则层,上部承重构件、上部一般构件、支座等16项作为指标层;运用TFN-AHP模糊综合评估方法,同时采用0.1-0.9标度法替代传统的1-9标度法,以此来构造三角模糊判断矩阵,对准则层以及指标层里各因素进行权重计算;最后结合山西省G208线某在役混凝土梁桥进行了工程实例分析,结果表明,直接利用现行规范会高估桥梁等级,TFN-AHP模糊综合评估方法具有可行性和合理性。

钢筋混凝土梁桥弹塑性抗震分析方法研究

为研究不同方法在分析普通钢筋混凝土梁桥弹塑性抗震性能时的适用性,文章建立了三跨全桥有限元模型,基于增量动力分析法提取集中塑性铰模型、纤维单元模型和等效线弹性分析方法在梁桥弹塑性抗震分析的计算结果,包括墩底弯矩、墩底剪力及墩顶位移指标,经对比分析,得到如下结论:①对于普通钢筋混凝土梁桥的双柱墩,进行静力非线性分析时采用集中塑性铰模型和纤维单元模型均可,两者计算结果相差较小;②采用等效线弹性法计算梁桥结构在弹塑性阶段的抗震性能指标与集中塑性铰模型和纤维单元模型的计算结果基本一致,在工程误差允许范围内;③采用简单的等效线弹性法进行计算可有效提高计算效率。

大跨度混凝土梁桥的合理成桥状态设计方法

针对采用节段悬浇施工的大跨度混凝土梁桥普遍存在的持续下挠问题,提出基于荷载效应平衡的"合理成桥状态"概念以及相应的预应力配筋设计方法。通过合理的纵向预应力配置去适度平衡多种作用效应,使桥梁处于合理的成桥状态(弯曲状态、应力状态和挠曲状态),以便能够抑制跨中长期下挠。此外,还提出控制最大压应力水平和采用体内-体外混合配束的设计策略。结合持续下挠的机理讨论,认为合理成桥状态是一种能有效抑制桥梁下挠的实用设计方法。

钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价

综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的参数,利用数值模拟程序分析火灾高温下钢筋混凝土矩形截面梁的温度分布,研究了保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中钢筋混凝土矩形截面梁极限弯矩的时变效应规律。在此基础上,建立了钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价模型,提供了相应的计算方法,分析了不同温度下钢筋和混凝土的弹性模量损伤度及强度损伤度,对火灾高温下不同时间钢筋混凝土梁桥安全指标实现了量化归类。结果表明:在火灾高温作用下混凝土弹性模量比其相应强度更容易损伤,损伤速率大;火灾时间和保护层厚度对钢筋混凝土梁极限弯矩和安全等级有较大影响;火灾高温超过40min后,梁的极限弯矩直线下降,100min左右,可达严重损伤;钢筋混凝土梁极限弯矩随保护层厚度的增加呈线性递增关系;提高混凝土保护层厚度,可有效提高火灾场钢筋混凝土梁的耐火极限和安全等级。

考虑空间变异性的在役钢筋混凝土梁桥失效概率评估

钢筋混凝土材料退化的两个核心问题为不确定性和空间变异性,首先架构了考虑空间变异性的在役梁桥概率评估方法。采用相关矩阵方法量化空间变异度,建立由无损检测数据确定纵桥向各测区材料参数相关系数矩阵的实用方法,且给出抗力相关性与单元(测区)功能失效相关性的计算方法。通过相关性分析研究在役结构抗力的主要影响因素,通过敏感性分析研究材料参数相关性与功能失效相关性的关系。结果表明评估在役钢筋混凝土梁桥需要考虑空间变异性,钢筋锈蚀率是功能失效相关性的主要影响因素;对于低可靠指标的结构(β<4.0),可靠指标不能灵敏地反映安全程度,建议直接采用失效概率来表达。

大跨径混凝土梁桥体外预应力加固技术

跨中长期下挠和梁体开裂是大跨径混凝土梁桥的常见病害,病害的存在与发展导致桥梁维修养护费用的大幅增加、破坏桥梁美观、严重影响交通和结构安全。采用体外预应力加固技术受力明确、安全,对抑制跨中下挠、控制裂缝,能起到明显的作用。在分析病害特点及成因基础上,通过对两座主跨超过200 m的刚构桥加固实践的总结,提出了针对性措施和体外预应力体系使用建议,供同行参考。

混凝土梁桥地震倒塌失效机制

倒塌失效是混凝土梁桥地震破坏的一个重要极限状态,揭示其机制对于提高结构的抗倒塌性能具有重要的现实意义和工程实用价值。对3种混凝土梁桥的非线性地震响应及倒塌破坏过程进行了数值模拟,从结构体系转化、桥墩受力及梁-墩碰撞作用等方面揭示了3种类型桥梁的地震损伤演化规律及连续倒塌机制。研究表明:梁-墩相对位移过大是造成落梁的前提条件,而落梁时梁-墩撞击作用进一步推动加剧了桥墩破坏和整体倒塌过程。连续梁桥的地震倒塌失效是一个整体连续的过程,简支-连续梁桥和简支梁桥的倒塌失效是一个局部连续过程。简支梁桥地震倒塌过程中桥墩受到的碰撞力在3种混凝土梁桥中最大。

预应力混凝土梁桥应力测试技术

将钢弦应变传感元件用于大跨度预应力混凝土梁桥施工控制中 ,实施箱梁关键截面的应力跟踪测试 .通过对工程结构测试应力数据的误差分析与处理 ,使实测应力更接近于结构实际受力状态 ,保证了施工质量 .从而为结构应力分析。

采用层次分析法的不同标度计算铁路混凝土梁桥的部件权重

为了更准确地确定铁路混凝土梁桥各分层结构(评估要素)及各种震害破坏形式的权重,为铁路混凝土梁桥的地震灾害损失评估提供依据,在分析铁路混凝土梁桥的构造特点及其震害破坏形式的基础上,采用层次分析法中的不同标度构建判断矩阵,计算铁路混凝土梁桥部件的权重,并对计算结果分析比较.研究表明,20/2～28/2指数标度的一致性最好,即采用该标度计算铁路梁桥各分层结构(评估要素)及各种震害破坏形式的权重最合适.

大跨度预应力混凝土梁桥预应力损失及敏感性分析

预应力损失估计不足是目前大跨度预应力混凝土梁桥出现下挠、开裂等病害的主要原因之一。简要对比中美几种规范并结合一座悬臂灌注施工的大跨度桥梁,对悬臂束和合龙束的预应力损失规律进行定量分析和探讨,同时还进行预应力损失对桥梁挠度和应力状态的敏感性分析。研究表明,若预应力损失计算偏小,则会导致对桥梁内力和挠度计算的较大失真。

预应力混凝土梁桥的NURBS预应力束模型研究

为建立预应力混凝土梁桥预应力束的统一描述方法,引入非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational Basic Spline,NURBS),提出了基于NURBS的预应力束模型。通过对预应力束设计阶段和施工阶段的分析,说明了以NURBS作为预应力束几何模型的内在原因。与目前普遍采用的折线逼近法相比较,NURBS模型表达参数较少,易于进行前处理,应用在预应力等效荷载、预应力损失等计算中具有较高的精度和效率。实例分析证明,NURBS预应力束模型可以作为一种统一描述方法,不仅适合于预应力混凝土梁桥,且可以更广泛地应用于其他预应力结构的设计和计算分析之中。

混凝土梁桥的温度应力分析及梯度选择

文章从温度应力对桥梁结构的影响出发,简述了温度应力的计算原理,温度梯度曲线的选取原则,并参照多个国家的不同温度梯度曲线,对结构进行了详细的温度应力计算分析比较,进而提出了符合阿尔及利亚东西高速公路建设项目实际情况的温度梯度曲线,介绍了设计、计算时需要注意的事项,论述了温度应力分析和温度梯度选择的重要性。

腐蚀预应力混凝土梁桥抗弯承载能力计算方法研究

为了评估预应力钢绞线腐蚀后的预应力混凝土梁桥工作性能,对除冰盐环境下先张法和后张法施工的预应力混凝土构件的抗弯承载能力计算方法进行研究。通过考虑多个影响因素,引入拉应力水平对钢绞线腐蚀速率影响系数kσ,建立先张法预应力混凝土结构的碳化深度预测公式;探讨后张法考虑腐蚀发生前混凝土保护层、波纹管及管内水泥浆结硬体对初始腐蚀的延迟影响;提出腐蚀预应力钢绞线的有效截面面积及腐蚀后预应力钢绞线强度计算公式,并在现行桥涵设计规范的基础上,建立预应力钢绞线腐蚀后的结构抗弯承载能力计算方法。最后,以郑州市航海路连接线跨南水北调总干渠的南水北调大桥辅线桥为例,对其在服役期内因筋体腐蚀引起的承载能力退化进行分析,验证该预测方法的可行性。