钢筋混凝土箱梁近场爆炸响应的试验与数值模拟

为了研究近场爆炸作用下单箱三室混凝土箱梁的动力响应和破坏特征,开展了缩比试件爆炸试验和数值模拟。以原型桥梁主梁截面按1∶3缩比设计和制作了箱梁试件,测量了3 kg TNT药柱爆炸作用下试件的反射超压、钢筋应变、竖向位移及破洞形态;采用LS-DYNA软件进行了箱梁爆炸响应模拟,结合试验数据验证了数值模拟方法的可靠性;分析了TNT当量、起爆位置、混凝土强度、配筋率对箱梁抗爆性能的影响。结果表明:3 kg TNT药柱于箱梁中间箱室中心正上方0.4 m处起爆时,在中间箱室顶板中心形成一个椭圆形的贯穿破口,破口沿横、纵桥向长度分别为41.50、45.50 cm;中间箱室顶板底面的混凝土发生大面积剥落,呈现喇叭状冲切破坏特征;多室箱梁的超宽截面形式使得其爆炸响应沿横桥向分布不均匀;箱梁底板竖向位移峰值和钢筋应变峰值随药量的增大而增大,采用最小二乘法得到了对应的拟合曲线表达式;不同起爆位置下,中间箱室底板中心的竖向位移均大于两侧箱室中心的。

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的模型试验

对碳纤维布(CFS)加固复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行试验研究。设计制作4根矩形钢筋混凝土箱梁模型和1套抗扭试验装置,对其中3根箱梁采用不同方式的CFS加固,并对4根箱梁进行不同弯剪扭复合受力下抗扭性能的模型试验;根据试验结果对比分析加固后箱梁承载力的提高和刚度的变化,从而得出CFS的加固效果;深入研究加固后箱梁纵筋和箍筋的应力变化以及CFS的应变情况,从而得到CFS加固提高箱梁抗扭承载力的工作机理;应用变角度空间桁架模型对箱梁模型的抗扭承载力进行理论计算,并与试验结果进行比较,理论值与试验值符合较好,其比值的平均值为1.076,标准差为0.0692,变异系数为0.0643。最后得出结论,CFS加固能有效地提高弯剪扭复合受力下箱梁的抗扭承载力,利用变角度空间桁架模型能较精确地计算CFS加固的箱梁的抗扭承载力。

基于塑性分析的钢筋混凝土箱梁悬臂板横向受力有效分布宽度

目前国内外相关设计规范中关于行车道板横向受力有效分布宽度的取值是基于弹性理论分析结果确定的,不能体现塑性阶段行车道板横向受力特点。通过对2个钢筋混凝土箱梁模型上的4块悬臂板进行荷载试验,得出悬臂板极限荷载和塑性铰线分布形式,并运用塑性分析方法,推导钢筋混凝土箱梁悬臂板在局部荷载作用下塑性有效分布宽度的计算公式。试验结果和理论分析比较表明:悬臂板的塑性有效分布宽度与荷载作用位置及单位板宽正、负极限弯矩值相关;满足构造配筋要求的箱梁悬臂板进行极限状态设计时,建议采用简化的三折线破坏模式进行塑性横向有效分布宽度计算,取正铰线扩散角为45°,负铰线扩散角为60°;荷载作用于悬臂板边缘时基于塑性的横向有效分布宽度是基于弹性分析的1.58倍。

钢筋混凝土箱梁横向受力有效分布宽度的试验研究

按约 1∶ 5的几何尺寸制作了钢筋混凝土单箱单室箱形梁试验模型 ,对多种工况下模型箱梁的横向内力分布及有效分布宽度进行了实际测定 ,并用有限元法对其内力分布予以详细分析。分析结果表明 ,按中国现有公路桥梁设计规范 ( JTJ0 2 3- 85)计算的箱梁顶板及翼缘板的横向受力有效分布宽度与实测结果相比 ,在有些情况下存在较大的出入。

沥青高温摊铺时钢筋混凝土箱梁的温度分布试验

对沥青高温摊铺给钢筋混凝土箱梁造成的影响及其引起的截面温差分布规律进行了研究。在建设中的钢筋混凝土连续梁桥箱梁腹板内预先埋设了温度传感器,在沥青摊铺施工作业时对测点温度进行了实时跟踪观测,采集了大量的温度数据,分析了沥青摊铺引起的箱梁内测点温度分布状况,并对测试断面的温差分布规律进行了总结,拟合了测试桥梁的沥青摊铺温差分布曲线。结果表明:沥青高温摊铺的影响深度在50 cm以内,且温度梯度值较大,对结构会造成不利影响。

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。

钢筋混凝土箱梁桥沥青摊铺温度梯度模式的研究

高等级公路桥已广泛采用沥青混凝土铺装,而沥青混凝土摊铺时的温度往往高达150℃左右,如此高的温度必然会在桥梁结构中引起不利的温度场。沥青摊铺对钢筋混凝土箱梁桥温度场的影响是多方面因素共同作用的结果,通过对诸如梁体初始温度、沥青下料温度及摊铺层厚度等影响因素的数值分析,提出了考虑各种影响因素的温度梯度分布模式,为钢筋混凝土箱梁桥在沥青摊铺作用下的温度场和温度效应的分析计算提供了一种简化的计算公式。

钢筋混凝土箱梁开裂后剪力滞效应的研究

本文用级数分析方法分析了钢筋混凝土箱梁开裂后的剪力滞效应,推得了剪滞应力公式.根据应力公式,本文还探讨了剪力滞效应随配筋率ρ等的变化情况.

基于纤维梁模型的钢筋混凝土箱梁非线性分析

为了准确模拟钢筋混凝土箱梁的非线性受力性能,采用精细化的三维纤维梁单元模型,基于有限元软件ABAQUS的Standard求解模块,用FORTRAN语言编制了钢筋和混凝土纤维梁单元材料用户子程序,详细介绍了建模过程。以钢筋混凝土简支箱梁为算例,对其进行全过程非线性仿真分析,并与试验结果进行对比,研究配筋率及加载方式对箱梁全过程受力性能的影响。计算结果表明:有限元分析得到的跨中荷载-挠度曲线反映了钢筋混凝土箱梁的受力全过程及破坏形态,且与试验结果吻合良好,验证了本文建模方法的可靠性;配筋率对箱梁的极限承载力影响很大,选择合适的纵筋和箍筋配筋率极为重要;不同加载方式下箱梁的受力性能是有差别的。提出了箱梁全过程受力特性的弯矩-挠度简化计算模型,并与试验结果对比,验证了本文简化计算方法的正确性,为既有桥梁的安全性和可靠度评估提供了简化方法。

钢筋混凝土箱梁受弯性能的比拟杆分析

基于截面换算的原理对现行分析箱梁受力性能的比拟杆法进行修正,得到考虑钢筋影响的比拟杆分析方法.通过三杆比拟和多杆比拟分析了混凝土箱梁在不同配筋情形下的弯曲应力,并用限元结果验证了修正的比拟杆法分析钢筋混凝土箱梁弯曲受力的适用性.结果表明:相同工况下比拟杆法和有限元法所得应力计算结果相近,且考虑钢筋影响后的计算结果与实测值更为接近,考虑钢筋影响才能反应实际应力状态;当板内钢筋均匀分布时,配筋率的变化基本不影响箱梁剪力滞大小.

钢管混凝土柱-钢筋混凝土箱梁节点性能研究

研究目的:为研究大型钢管混凝土柱-钢筋混凝土箱梁节点性能,分别采用理论和数值的方法对节点受剪承载力进行分析。通过探讨该大型节点的受剪机理,揭示其受剪承载力主要由钢筋混凝土外环梁抗剪贡献、考虑钢管约束的内部混凝土的抗剪贡献和钢管抗剪贡献三部分组成。利用有限元OpenSees对该节点进行模拟分析,同时对钢管厚度和混凝土强度等因素进行参数化分析。研究结论:(1)通过有限元OpenSees对节点进行数值模拟,分析结果与理论公式计算结果吻合较好,进而验证有限元模拟的正确性;(2)通过对影响节点受剪承载力的钢管厚度和混凝土强度等因素进行参数化分析,建议在不提高用钢量的情况下,混凝土强度最高取为C60,同时在不改变混凝土强度条件下,钢管厚度不宜超过45 mm;(3)本研究成果可为高铁站房等桥建合一结构的节点构造设计提供借鉴和参考。

钢筋混凝土箱梁开裂后的机理分析与研究

对钢筋混凝土箱梁受力开裂破坏的非线性机理进行了研究。提出了用分层退化壳单元、材料非线性本构关系、混凝土开裂后的拉伸强化效应和片状裂缝模型来对钢筋混凝土的加载、开裂破坏过程进行模拟分析,并将理论分析应用到有限元程序中。

基于已有试验结果和理论公式预测加固钢筋混凝土箱梁碳纤维布剪力贡献

对于纤维布抗剪加固矩形梁和T形梁,中外学者已进行了大量的试验和理论研究,并且提出纤维布剪力贡献计算公式,部分公式被不同国家的规范收录。但对于加固钢筋混凝土箱形截面梁的纤维布剪力贡献计算鲜有文献记录,因此本研究在已有试验和理论公式的基础上预测箱形截面纤维布剪力贡献计算。本文讨论了5种不同规范计算纤维布剪力贡献公式,同时收集了现有文献的181片纤维布抗剪加固矩形梁和T形梁试验结果,通过采用5种计算公式计算181片梁的纤维布剪力贡献值与试验结果对比,发现所有计算公式均有不同程度的离散,但fib Bulletin 14能较准确地计算矩形梁和T形梁的纤维布剪力贡献。此外,同样收集已有文献中的碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁试验结果,采用已讨论的5种计算公式计算剪力,与试验结果相比,其计算值均大于试验值,研究发现规范中的计算公式都高估了纤维布的有效应变,而fib Bulletin 14的计算结果接近于试验值。因此,通过纤维布有效应变的试验值和fib Bulletin 14计算值的比较,引入有效应变修正系数1.31,计算出加固箱形梁纤维布剪力贡献值,与试验值能够较好地吻合。

非等厚钢筋混凝土箱梁水压爆破拆除研究

非等厚钢筋混凝土箱梁爆破拆除时,钻孔工作量大。以某预应力混凝土箱梁桥梁拆除为工程背景,提出非等厚钢筋混凝土箱梁的水压爆破拆除方案。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立箱梁水压爆破计算模型,再现了水压爆破时冲击波传播过程及箱梁结构的破碎过程,对比分析了注水量为80%、90%及100%时箱梁桥面的破碎效果。研究结果表明:当药包对称布置时,中腹板两边受到的爆炸冲击荷载对称,不利于中腹板的破碎;药包采用交叉布置时,爆炸能量分布均匀,使腹板破碎更加均匀、彻底;箱梁桥面的破碎效果受注水量的影响很大,注水量越小,空气隔层厚度越大,能量耗散越大,箱梁桥面的破碎效果越差,但有利于控制桥面破碎形成的飞石。

后张法预应力现浇钢筋混凝土箱梁施工技术

结合工程实例,介绍了后张法预应力现浇钢筋混凝土箱梁的施工工艺。通过对支架搭设、预压、模板安装、钢筋和钢绞线施工、混凝土浇筑、张拉、注浆等工序进行研究和总结,可为类似工程提供借鉴。

钢筋混凝土箱梁顶推施工工艺控制

箱梁顶推的施工工艺控制直接影响到桥梁的质量及安全。介绍了顶推法施工的技术原理与方法,并对顶推施工的关键技术进行了探讨。

五跨超长后张法现浇钢筋混凝土箱梁预应力施工技术

针对五跨连续现浇钢筋混凝土箱梁的顶板、底板、腹板预应力筋单根长度长,腹板预应力筋转点多,张拉时预应力损失大,应力应变控制难度高等施工特点,介绍了施工中通过采用针对性的张拉工艺及调整各项参数,确保了超长后张法现浇钢筋混凝土箱梁预应力张拉的质量和安全。

预制预应力钢筋混凝土箱梁后张拉施工工艺

从钢绞线进场检测、锚夹具及张拉机具的检验、张拉应力和伸长值的确定等方面阐述了预制预应力钢筋混凝土箱梁的施工前期工作,并详细介绍了其张拉施工方法以及工程质量事故的预防措施,以供类似工程参考。

超高现浇钢筋混凝土箱梁模板支撑系统的关键施工技术

昆山市中环快速化工程周市立交匝道部分的箱梁高宽比接近3∶1,若按箱梁宽度搭设支架,势必造成支撑体系易失稳。因此,以这部分模板支撑体系作为研究背景,着重阐述了其搭设的关键控制点,确保了工程的安全。

钢筋混凝土箱梁沥青摊铺温度场数值分析

采用第一边界条件和第三边界条件对钢筋混凝土连续箱梁沥青摊铺作用下温度场进行数值分析,通过对理论计算结果和实测数据的比较,可知:在理论求解定义的初始、边界条件和材料特性热工参数准确的前提下,是可以通过理论计算得到符合实际的箱梁温度场的。