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。

桥面铺装与装配式空心板梁共同作用试验研究

铺装层与主梁共同作用一起承担荷载，深入了解铺装层对结构的贡献，对于了解结构的安全度、优化结构设计和桥梁加固时挖掘结构承载潜力均具有一定成效。对空心板梁桥进行了实桥试验，通过对比铺装前后挠度的变化，评价铺装所起的作用。通过铺装前的试验求出等效弹性模量，通过铺装后的挠度值对应的抗弯惯性矩与假想的铺装参与厚度对应的理论抗弯惯性矩比较，得到铺装层实际参与共同受力的程度。试验研究结果表明，一般情况下约65％铺装层参与空心板共同受力，对于8～9 cm铺装层，设计中可取铺装层厚度的60％或考虑5 cm铺装层参与共同作用。

市政宽幅空心板梁桥加固设计关键技术

针对当前普遍暴露出来的装配式空心板梁桥病害,以武汉市三环线地面层五座空心板梁桥维修加固工程为背景,进行维修加固设计,提出的主要设计方法包括:梁体横向分块依次整体顶升的施工方案;新支座垫块双层设计;可根据现场实际情况进行适时调整的三种不同的支座垫块与墩台帽梁连接方式;铰缝跨缝植筋处理。施工过程及运营情况表明,这些设计方法在增加了施工的便利性,缩短了工期的同时,起到了良好的加固效果,有效恢复并提高了结构的整体受力性能、恢复了结构耐久性。

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。

集中预制20m以下装配预应力空心板梁工法

结合工程实例介绍了装配式预应力空心板梁的集中预制的施工组织及工艺流程。

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。

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。

装配式预应力混凝土空心板梁裂缝分析

以金丽温高速公路预制场预制的预应力空心板梁产生裂缝为背景 ,分析温度应力对裂缝产生的主导作用 ,在此基础上 ,提出了裂缝的预防和补救的措施。

基于多点动位移同步监测的铰缝损伤状态评估

装配式空心板梁是中小跨径桥梁上部结构常用的一种结构形式,铰缝是各空心板梁协同工作的保障,当铰缝严重损坏甚至失效时可能造成单板受力。铰缝损伤是桥梁运营的重大安全隐患,如何判别空心板梁铰缝的技术状况至关重要。基于此提出一种基于多点挠度同步监测的相关系数指标评估铰缝损伤状态的方法。

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。

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。