装配式斜交空心板梁桥的内力简化计算方法

针对装配式斜交空心板梁桥的内力计算,推导了控制截面的内力折减公式,提出了将内力折减与铰接板法相结合的简化计算方法,并利用空间有限元和实桥测试等方法验证了该方法的正确性。

斜交空心板梁桥主要病害分析

目前,装配式斜交空心板梁桥在高等级公路以及城市立体交通上的应用越来越广泛,在运营中出现了很多影响桥梁结构安全的病害。本文以上海某斜交空心板梁桥为研究对象,对其铰缝利用“相对位移法”在不封闭交通的情况下进行连续监测,并采用Midas Civil建立有限元模型,根据铰缝监测结果和上部结构板梁在实际外荷载作用下的横向变形对定期检查中发现的主要病害进行分析,同时提出相应的维修处理建议。

小铰缝空心板梁桥动力响应研究

为研究小铰缝空心板梁桥结构动力响应的影响因素,选取某座30m跨径的斜交空心板梁桥为工程案例进行分析。采用Abaqus有限元软件建立有限元模型,对比分析了不同桥梁斜交角度及有无护栏和护栏分缝的工况对空心板梁桥位移动力特性的影响。结果表明:不同桥梁斜交角度对空心板梁桥位移动力响应存在影响,结构动挠度并未与桥梁斜交角度呈现明显的线性关系,而是出现先增后减的趋势。同时,结构有无护栏和护栏分缝均对其动位移产生影响,无护栏时桥梁动位移最大;护栏分缝模型比护栏完整模型的动挠度更大,但影响较小。

装配式混凝土空心板梁桥单板受力问题的数值解析

借助空间有限元分析软件ABAQUS,分析了装配式空心板梁桥铰缝开裂对桥梁跨中截面荷载横向分布的影响,分析了单侧铰缝开裂、双侧铰缝同时开裂的情况,通过数据回归分析得到了跨中截面荷载横向分布系数随铰缝开裂长度变化的规律,采用等效面积法得到了出现单板受力现象的铰缝开裂临界长度值,分析得出了以下结论:对于单侧铰缝开裂情况,建议临界铰缝长度定为1.0L;对于双侧铰缝开裂情况,建议临界铰缝开裂长度约为0.67L。该研究成果为养护检查中定量化判定"单板受力"问题提供了技术依据,同时也为装配式混凝土空心板梁桥横向整体性加固试验研究提供了理论参考。

型钢-混凝土组合加固装配式空心板梁桥铰缝破坏模式及工作性能研究

为解决装配式空心板梁桥铰缝失效而产生单板受力难题,采用型钢-混凝土组合加固(顶板加固法)装配式空心板梁桥铰缝,以浙江省高速公路某13m装配式空心板梁桥为背景,对加固后铰缝破坏模式及工作性能进行研究。采用有限元软件分别建立铰缝局部(试件)有限元模型和空心板梁整体有限元模型,分析破坏状态下铰缝试件的应力特性和裂缝发展情况,计算跨中偏载作用下空心板梁的挠度特性、应力特性以及荷载横向分布系数变化规律。结果表明:型钢-混凝土组合加固能改变铰缝的传力方式,加固后铰缝破坏模式由弯剪破坏变为弯曲破坏;型钢-混凝土组合加固能显著改善铰缝的工作性能,提高空心板梁桥的承载能力以及加载刚度,促进多片板梁的协调变形,有效减小加载区域板梁与邻近板梁的荷载横向分布系数差异,避免出现单板受力;加固后的装配式空心板梁桥荷载横向分布系数理论计算建议采用刚接板梁法。

装配式混凝土空心板梁桥结构冗余性水平评估

目前对桥梁结构的安全评估停留在构件层次。对于冗余性低的桥梁结构,考虑系统行为后,结构的可靠度会降低,表现在某个局部破坏可能会造成结构体系整体坍塌。国内外几座装配式混凝土空心板梁桥垮塌事故警示该桥型的冗余性较差,铰缝失效可诱发桥梁坍塌事故。由于桥梁结构系统的受力情况复杂,荷载传输路径不易模拟,且必须考虑几何非线性和材料非线性,需要进行精细化的有限元非线性分析。为了校准有限元模型,以一座装配式混凝土模型桥梁为研究对象,利用Midas Civil有限元软件的Pushover分析方法,分别得到了单梁、桥梁结构系统在集中荷载作用下的荷载位移响应。通过有限元分析结果与破坏试验结果的对比分析,校准了有限元模型,证明了利用Midas Civil梁格法进行pushover非线性分析计算桥梁结构体系承载能力可获得满意结果,保证了分析结果的可靠性。然后基于有限元分析结果,计算了模型桥梁的冗余性水平。计算结果表明,该模型桥梁的冗余因子为0.73,低于相关阙值1.30,表明该模型桥梁的冗余性水平低于相关阙值,验证了对该桥型冗余度低的推定。

斜交空心板梁桥裂缝检测与分析

裂纹、裂缝是混凝土结构常见的缺陷之一。引起混凝土开裂的原因很复杂,实际上每一条的裂缝的产生均由几种因素组合作用而成。该文根据某市内斜交桥的特点,从荷载、收缩、温度、构造等方面对该桥的空心板梁处裂缝产生的原因进行了简单分析。

连续斜交空心板梁桥拼宽动力特性研究

以国家高速公路沈海线(G15)厦漳段凤山分离立交大桥拼宽为工程背景,设计制作了1:6.05三跨连续斜交空心板梁桥模型,进行了连续斜交空心板梁桥在刚性连接和铰接连接两种纵向接缝连接形式下的模型动力测试和空间有限元计算分析。结果表明:(1)斜交桥具有明显的弯扭耦合特征,铰接连接模型的实测频率总体上都小于刚性连接模型,表明铰接模型桥的整体刚度要小于刚接模型桥;(2)有限元计算结果与实测结果吻合良好,表明有限元模型能反映模型桥的实际情况,可用于后续的计算分析,对于斜交桥梁拼宽具有一定的参考价值。

斜交简支空心板梁桥拼宽静力特性分析

以跨径20m的简支斜交空心板梁桥拼宽为工程背景,运用ANSYS有限元软件建立全桥空间有限元模型,分析了在汽车荷载和新老桥不均匀沉降作用下桥梁的静力特性,比较了20cm、25cm、30cm和35cm四种不同接缝高度对受力特性的影响。分析结果认为:对于20m跨45度斜交空心板梁桥拼宽,新老桥不均匀沉降值应控制在5mm之内,接缝高度采用30cm或35cm。

斜交连续空心板梁桥横向分布系数研究

比较了斜桥与正桥内力状态的主要差异,阐述了桥梁横向分布系数的基本概念,以及桥梁横向分布系数求解的三种基本方法:传统求解方法、有限元法以及成桥实验法,总结了三种方法的基本思路、特点和适用范围。最后,结合实例,分别采用传统求解法和有限元梁格法,对比分析了不同斜交角度空心板连续梁桥主梁横向分布系数的特点。

装配式小箱梁桥内力横向分布系数建议公式

为了采用横向分布系数的概念简化多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的受力分析过程,基于某多主梁装配式连续小箱梁桥构建了桥梁数据库,采用梁格法建立了每座桥梁的有限元模型,研究了主梁间距、高跨比、斜交角和圆心角对内力横向分布系数的影响规律,并通过统计回归方法给出了内力横向分布系数建议公式。研究结果表明:弯矩和剪力横向分布系数均随主梁间距的增大而增大;随主梁高跨比λ的增大,跨中正弯矩增大,但跨中剪力、支点负弯矩和支点剪力均减小;斜交桥和曲线桥内力横向分布系数可在直线正交桥公式基础上乘以修正因子得到。在本文的计算模型范围内,采用建议公式得到的多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的内力横向分布系数均与有限元结果吻合良好,且可通过沿纵向的简化包络图得到任意截面的内力横向分布系数。

斜交空心板梁桥裂缝检测与分析

裂纹、裂缝是混凝土结构常见的缺陷之一。引起混凝土开裂的原因很复杂，实际上每一条的裂缝的产生均由几种因素组合作用而成。本文根据某市内斜交桥的特点，从荷载、收缩、温度、构造等方面对该桥的空心板梁处的裂缝产生原因进行了简单分析。

空心板梁桥深铰缝受力性能研究

建立全桥空间有限元模型,对空心板梁桥深铰缝空间受力性能与破坏机理进行理论分析。采用现行规范标准车与旧规范重车荷载分别进行最不利布载进行分析。分析结果表明:标准车辆数与重车荷载产生的应力分布规律相同,铰缝受力模式为上缘受压,下缘受拉;在纵桥向应力过渡较均匀,单辆标准车纵向最大拉应力为0.7MPa,横向最大拉应力2.2 MPa,说明深铰缝横向受弯效应显著;以影响面加载计算得到横向效应最大弯矩值为30.58kN·m,竖向剪力最大值为40kN,远小于开裂后的剩余抗剪承载力,在底部横向钢筋可靠连接下,铰缝不会出现抗剪破坏;为避免底部横向钢筋断裂后铰缝抗剪钢筋不足,提出了一种预埋交叉钢筋的优化方案。

预制NSC梁现浇UHPC铰缝弯剪性能试验与分析

超高性能混凝土(UHPC)具有优异力学性能以及与预制混凝土粘接强度高,将其作为装配式空心板梁桥铰缝材料,可以避免铰缝病害的发生。先对空心板梁桥进行整体受力分析,根据分析计算得到的最大弯剪比,设计3组共6根铰缝梁模型进行弯剪试验常规型NSC铰缝梁(N-N)、常规型UHPC铰缝梁(N-U)和加强型UHPC铰缝梁(E-U),研究铰缝梁的主要开裂形态、承载能力和荷载-挠度响应。其试验结果表明:N-U试件、E-U试件开裂荷载较N-N试件开裂荷载分别高出477%、794%;N-U承载力较N-N试件提高近215.1%,E-U承载力较N-N试件提高近543.4%;E-U试件变形刚度较大,N-U试件次之,N-N试件最弱;加强型UHPC铰缝应用于空心板梁桥具有良好的工程意义。