桥梁伸缩缝锚固区混凝土界面力学性能分析

桥梁伸缩缝锚固区混凝土长期处于自然环境与车辆反复冲击荷载作用下,是伸缩缝结构最易发生破坏的部位,而锚固区与沥青铺装层界面间混凝土是最频繁出现开裂、破损及修复次数最多的部位。为研究两者界面处的力学性能,采用有限元软件建立伸缩缝及锚固区有限元模型,在最不利加载位置工况下,确定界面控制指标后,主要分析沥青弹性模量、锚固区宽度与厚度、车辆超载、水平力对界面受力的影响。结果表明,选择弹性模量较大的沥青材料、严禁车辆超载、避免车辆在锚固区处紧急制动,有利于降低界面应力与变形,锚固区宽度与厚度变化对界面应力影响不大,可根据施工经验与规范进行选择。

基于ANSYS的公路桥梁伸缩装置锚固区混凝土界面脱黏研究

公路桥梁伸缩装置受车辆荷载的长期冲击和环境因素变化极易发生疲劳破坏,锚固区混凝土和桥面铺装之间的界面脱黏尤为普遍。为防治“界面脱黏”病害,建立了桥梁伸缩装置锚固区的ANSYS有限元模型,通过计算6个不同位置公路-I级车辆荷载作用下桥面铺装与锚固区混凝土之间黏结界面拉应力和剪应力,分析了桥面铺装弹性模量、轮胎接触压力、水平力等因素对界面拉应力和剪应力的影响。结果表明,随着桥面铺装弹性模量的增大,黏结界面的应力逐渐减小,且黏结界面拉应力、剪应力与荷载压力值、水平力系数均呈现为正相关,其中水平力系数对界面拉应力的影响最明显,其次是车轮荷载大小。因此,选择弹性模量较大的桥面铺装材料、减小车辆超重情况及防止车辆在锚固区处紧急启动或刹车等均能延长伸缩装置的使用寿命。

单缝式伸缩缝锚固区混凝土受力特性分析

为探究单缝式伸缩缝锚固区混凝土的受力性能,基于ABAQUS有限元软件,建立伸缩缝实体模型,计算分析了伸缩缝埋置深度为0 cm、4 cm、6 cm、8 cm和12 cm时,对锚固区混凝土受力特性的影响,计算结果表明:伸缩缝的埋置深度对锚固区混凝土的受力性能影响较大,伸缩缝的埋置深度由0 cm增加至12 cm时,锚固区混凝土的拉应力和压应力分别减小了54%和29.4%。可通过适当增加伸缩缝的埋置深度来增强锚固区混凝土的抗拉能力。经过综合考虑分析,认为伸缩缝埋置深度为4 cm时,伸缩缝锚固区混凝土的受力性能最好。

采用铸造垫板的预应力混凝土锚固区传力性能试验

结合行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》的修订,完成38个局部承压试件的单调加载或循环加载试验,研究采用国产铸造垫板的预应力混凝土锚固区传力性能,包括破坏模式、开裂荷载、极限承载力和裂缝宽度等,并进行相关影响参数分析。试验结果表明,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)局部受压承载力公式估算整体铸造垫板锚固区的极限承载力与试验值会有较大偏差,有必要在国内相关标准中纳入后张预应力混凝土锚固区传力性能检验要求;大多数单调加载试件的极限承载力能达到预应力筋极限抗拉力标准值(Fptk),但仅有少数能达到1.2Fptk,且单调加载试件的极限承载力约为循环加载试件的1.1倍;喇叭管上设置二次翼缘、增大螺旋筋圈径、提高混凝土强度以及加大锚固区承压面积可提高锚固区极限承载力,而表层箍筋的配置可提高锚固区开裂荷载并减小劈裂裂缝宽度。

基于一阶优化方法的钢-混凝土组合索塔锚固区结构设计

研究了斜拉桥内置式钢锚箱钢-混凝土组合索塔锚固区的结构优化设计。建立以索塔锚固区典型节段的建造成本和水平承载力为综合目标的多目标优化模型,以索塔混凝土塔壁的厚度、钢锚箱侧板尺寸、塔壁配筋为设计变量,建立设计变量与满足塔壁裂缝宽度、塔内钢筋配筋率、钢锚箱屈服强度要求的状态变量之间的约束关系,采用一阶优化分析方法确定钢-混凝土组合索塔锚固区最优结构尺寸,得到了钢-混凝土组合索塔锚固区设计的最优方案。优化结果显示:针对索塔锚固区的钢锚箱侧板与混凝土塔壁形成的组合结构承受斜拉索水平力的特点,建立以建造成本和水平承载力为综合目标的优化模型是合理的,充分发挥了钢材和混凝土两种不同材料的性能,有效的控制塔壁混凝土裂缝产生。

桥梁伸缩装置锚固区混杂纤维混凝土力学性能及抗冻性试验研究

为了延长桥梁伸缩装置锚固区混凝土的使用寿命,减少维修次数,本文通过试验研究了混杂纤维混凝土早期力学性能及抗冻性。首先分析了混杂纤维混凝土的混杂机理;随后制作了38组混杂纤维混凝土试件,试验中2种纤维按照不同的体积掺量掺入混凝土中,并进行了抗压强度、抗折强度和抗冻性试验;最后,计算了混杂效应,确定了最优的纤维体积掺量。结果表明:钢纤维体积掺量为1.5%与聚乙烯醇纤维体积掺量为0.12%时,混杂纤维混凝土表现出较好的效果,1 d和3 d立方体抗压强度提高了30.9%和31.7%,1 d和3 d抗折强度提高了81.4%和65.5%,50次冻融循环后强度损失率为2.5%,质量损失率为0.6%。本文的研究结果可用于公路桥梁伸缩装置新建工程和维修更换中,有较强的工程应用价值。

预应力混凝土锚固区承压能力的研究

在试验数据的基础上,分析了承压板厚度和间接钢筋配置的形式、位置及数量对后张拉预应力混凝土锚固区局部承压受力性能的影响。

柬埔寨哥通大桥预应力锚固区受力分析研究

以柬埔寨哥通大桥预应力锚固区为研究对象,利用ABAQUS对一预应力混凝土锚固区实验试件进行三维有限元仿真分析,建模中考虑混凝土弹塑性本构及两种不同的钢筋模拟方式,并通过分析结果与实验结果的比较,为三向受力的混凝土区应力仿真提供一种有效便捷的模拟方法。

后张预应力构件的锚固区设计浅析

本文通过对比我国交通运输部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)(下文简称《公预规》)和美国公路运输协会《AASHTO LRFD BRIDGE DESIGN SECIFICATION》(下文简称《AASHTO》)两套规范,总结了后张预应力混凝土锚固总体区的基本应力状态,比较了两套规范所给出的相关设计原则和细节。

伸缩缝槽口混凝土受力特性及其构造优化研究

伸缩缝槽口混凝土的破坏会影响桥梁结构的安全使用。因此,为保证锚固区混凝土的耐久性,开展槽口混凝土受力特性及槽口构造尺寸对锚固区混凝土受力性能的影响研究,对槽口构造进行优化。文中采用ABAQUS有限元软件建立各荷载工况下的简化计算模型,进行研究分析。结果表明,伸缩缝锚固区混凝土应采用抗拉强度较高的混凝土材料;伸缩缝的埋置深度对伸缩缝锚固区混凝土的受力状况影响显著,当伸缩缝埋深由8 cm增加到18.6 cm时,混凝土拉应力减小30.54%,压应力减小45.85%;对伸缩缝槽口尺寸在深度方向宜取20~40 cm,伸缩缝槽口宽度设计尺寸取值宜取40~50 cm。

鱼脊连续梁预应力锚固足尺试验研究

两港公路大治河桥主桥为92 m+158 m+92 m预应力混凝土鱼脊连续梁,鱼脊立墙内采用大吨位钢束。为确保钢索张拉时的结构安全性,掌握大吨位预应力钢束作用下锚固区混凝土的受力情况和抗裂性能,进行大吨位预应力钢束锚固足尺试验研究,测试锚固区混凝土的应力分布状况和抗裂性能,为调整结构和设计方案奠定基础。

高承载力钢板承插式牛腿受力性能试验研究

大跨桥梁超高桥塔的高速发展,对施工预埋件设计与施工的安全性、操作性、后期修复等方面提出了更高的要求。文中提出了一种钢板承插重型牛腿,该牛腿具有承载能力高(≥350 t)、可周转使用、对桥塔截面削弱小、易于修复等优点。通过数值分析与足尺加载试验,研究其受力性能及破坏模式。结果表明:钢板承插式牛腿在设计荷载作用下,牛腿应变-荷载大小基本呈线性,卸载后未出现明显的局部皱折和屈曲。锚固混凝土的破坏形态为受压侧冲切引起的斜裂缝,裂缝宽度满足限值要求,卸载后裂缝闭合,对永久结构无不利影响。钢板承插式牛腿受力性能良好,可作为大牛腿的选型,研究成果可为重型预埋件的进一步研究应用提供参考。

边梁底部脱空对模数式伸缩装置的影响分析

模数式伸缩装置作为公路桥梁常用的重要组成构件,对行车安全性和舒适性有着不可忽视的影响。然而大量模数式伸缩装置往往未到使用年限,就发生不同程度的损坏。锚固区混凝土破损及锚固钢筋破坏是其典型病害。调研结果显示:许多锚固区发生破坏的模数式伸缩装置或多或少地存在异型钢边梁与底部混凝土脱空的现象,为了研究这一现象对锚固区混凝土及锚固钢筋的影响,该文运用Abaqus程序对锚固区混凝土及锚固钢筋进行了建模分析。结果表明:在脱空状态下的锚固区混凝土及锚固钢筋的应力均有显著增大,且锚固区混凝土的强度储备无法满足其应力要求,因而这种工况下锚固区极易发生破坏。

车辆荷载作用下桥梁伸缩缝静力学有限元分析

桥梁伸缩缝作为桥梁结构重要组成部分,长期直接经受车辆荷载的反复作用,极易发生疲劳破坏,为了分析桥梁伸缩缝在车辆荷载静力作用下的受力情况,本文建立CD100型异型钢伸缩缝的有限元模型,模拟分析了桥梁伸缩缝静力作用下的整体受力情况,并研究分析了不同锚固区混凝土强度对伸缩缝受力情况的影响。研究表明:伸缩缝在静力作用下的最大应力点发生在F型边梁腹部,锚固区混凝土将会发生强度破坏;随着锚固区混凝土强度的增大,伸缩缝所受最大应力线性减小,锚固区混凝土强度标号从C25增加到C60,伸缩缝所受最大应力值减少了5%,从而可以提高桥梁伸缩缝的使用寿命。

车辆碰撞作用下桥梁防撞护栏受力的分析研究

在人行道板与行车道之间增设防撞护栏,分析验算防撞护栏在车辆碰撞荷载作用下的锚固区混凝土受力,以及通过Midas FEA有限元分析软件分析主梁在车辆碰撞荷载作用下的受力影响。计算结果表明,有限元计算结果与规范计算结果相符,护栏根部主梁发生劈裂破坏,破坏形态呈深"V"字形,在锚栓位置处分布范围较广,锚栓设计应采取优化加固措施。