预应力混凝土箱梁爆炸荷载模型试验及有限元分析

目前针对箱梁爆炸荷载以及冲击波传播规律的研究较少,以目前混凝土桥中应用较为广泛的预应力混凝土箱梁桥为依托工程,以1∶5缩尺比例设计箱梁爆炸荷载试验。试验表明,箱梁顶板超压沿箱梁纵向呈非线性下降梯度分布特点,超压沿箱梁横向近似于梯形荷载分布,随着比例距离的减小,结构超压增大。其次,基于箱梁爆炸荷载试验,建立箱梁三维爆炸数值分析模型,通过将数值分析结果和试验数据进行对比,验证数值模拟的准确性。基于数值分析,揭示爆炸冲击波与箱梁的相互作用机理,明确箱梁冲击波的传播规律。对不同爆炸工况箱梁各部位超压分布规律研究显示:当爆心位于箱梁顶板上方时,顶板迎爆面超压较大;当爆心位于翼缘板下方时,在翼缘和腹板处产生较大超压,其余部位超压较小。而当爆心位于箱梁底板下方时,翼缘、腹板和底板均受到较大的冲击波超压,结构全截面受爆炸影响较大。最后,基于试验和数值分析结果,对不同工况下箱梁顶板、腹板和底板的超压峰值进行方程拟合,建立不同爆炸工况下箱梁关键部位荷载模型。

装配式预应力混凝土箱梁裂缝关联因素研究

针对宁夏高速公路装配式预应力混凝土箱梁桥,采用多元数据分析中的典型相关分析理论,研究箱梁裂缝与影响因素的相关性。研究结果表明,箱梁底板纵向裂缝和腹板水平裂缝数量最多,同时分析了不同裂缝类型与计算跨径、设计标准、运营年限等关联因素的相关性。研究成果可作为后期对宁夏装配式小箱梁桥病害分析与维修加固的依据。

6-30预应力混凝土箱梁桥梁博士与Midas Civil有限元模型计算结果对比

采用桥梁博士与Midas Civil这2种有限元软件建立6-30预应力混凝土箱梁桥梁模型进行研究分析,依次对比分析正应力验算、最大主应力验算、抗裂性验算、正截面强度验算和支座反力等方面的计算结果。研究表明,Midas Civil有限元分析在计算箱梁上下缘最小正应力、上缘抗裂性安全系数、正截面强度安全系数方面比较保守;桥梁博士有限元分析在计算箱梁上下缘最大正应力和下缘抗裂性安全系数方面比较保守;在恒载作用下,2种软件计算出来的箱梁支座反力差距均在5%以内,数值较为接近。

预应力混凝土箱梁梁体复位技术

为复位梁体偏移,延长桥梁使用寿命,依托高沁高速田街大桥,首先对其预应力混凝土小箱梁梁体偏位现状及产生原因进行了分析,据此提出顶推复位、修复破损挡块和加强梁体径向约束的处治方案,然后对梁体复位施工流程及要点进行了探讨,最后对比分析了梁体复位前后的位移、倾斜角度和应变值。结果表明,经过复位,桥梁的结构状态得到有效恢复,所用方案有效。

预应力混凝土箱梁桥梁施工方案及关键技术分析

预应力混凝土箱梁桥梁是当前我国在市政道路桥梁中较为常用的一种施工方案,对于改善我国的交通条件有非常重要的作用。要想更好地推动施工顺利进行,需要从施工方案方面不断完善与优化,尤其要科学运用各种施工关键技术,全面保障施工质量。基于此本文将针对预应力混凝土箱梁桥梁施工方案及关键技术展开研究,希望能够对我国桥梁建设起到一定的参考和推动作用。

市政立交桥预应力混凝土箱梁施工技术与质量控制研究

为了促进市政立交桥施工质量和安全,对预应力混凝土箱梁施工工艺要点和质量控制方法进行了深入的研究,找到了模板制作的方法、在钢筋骨架加工,预应力筋张拉和混凝土浇筑过程中对关键环节采取了质量控制措施并提供了有效保证。同时通过案例分析总结了实践经验并对施工流程进行了优化,提高了施工效率。本课题的研究对保证市政立交桥工程的质量与安全有着重要的指导意义。

预应力混凝土小箱梁病害成因分析及设计优化措施

预应力混凝土小箱梁桥由于运营时间长、养护不到位、设计与施工缺陷等因素,早期建造的小箱梁桥发生病害的现象较为普遍。文章基于大数据调研方法对小箱梁桥病害类型与成因进行了分析,发现小箱梁病害现象主要包括梁端腹板斜裂缝、顶板与底板开裂、横隔板开裂与桥面铺装开裂等。基于分析结果提出了相应的结构设计优化和桥面铺装优化措施,并基于Midas Civil软件对优化措施进行了验证。结果表明,提出的设计优化措施合理可靠,有效改善了小箱梁的整体和局部受力性能,降低了病害发生的风险。对于已发生病害的小箱梁桥,提出了粘贴钢板、体外和体内预应力张拉等3种加固措施,并通过现场静力试验从梁体受力状态、梁体刚度、预应力度和施工便捷度等4个角度对各加固方案的效果进行了对比,最终推荐采用粘贴钢板方法对发生病害的小箱梁进行加固。

预应力混凝土小箱梁单梁静载试验研究

荷载试验作为桥梁交工验收的必要手段,可有效评价桥梁结构的整体受力性能、桥梁结构设计是否合理、桥梁施工质量情况、桥梁结构承载能力等,并为桥梁运营阶段的维修、养护和管理提供原始数据。本文通过对某公路实际桥梁预制的2片20m跨径预应力混凝土小箱梁进行单梁静载试验,现场测得2片小箱梁关键截面的挠度、应力数据以及裂缝发展情况,并结合相关标准规范,验证了现场预制的2片20m跨径预应力混凝土小箱梁的受力性能满足设计要求,进而判断桥梁结构刚度、裂缝、强度等指标满足规范要求,研究成果可为同类工程提供参考和借鉴。

在役预应力混凝土箱梁开裂后承载力评估

针对目前大量存在的在役预应力混凝土箱梁桥跨中下挠和开裂的现象,基于主要受力裂缝的外观统计特征,通过构造两类损伤单元,即正裂缝区损伤单元和斜裂缝区损伤单元,采用刚度折减和引入平面刚架模型的方法,建立了基于裂缝统计特征参数的损伤预应力混凝土箱梁计算模型,提出了基于截面刚度变化的预应力混凝土箱梁桥截面有效刚度折减系数和基于混凝土受压区应力变化程度的承载力折减系数,从而实现了对在役预应力混凝土结构开裂损伤后,在其使用过程中的受力性能评价.

在用大跨度预应力混凝土箱梁桥裂缝调查研究

对我国公路预应力混凝土箱梁桥突出病害——梁体开裂情况进行了研究。通过对全国范围公路在用预应力混凝土连续箱梁、连续刚构桥箱梁开裂情况的调查,掌握了预应力混凝土箱梁桥裂缝的主要类型、分布规律和形态特征,并通过大样本条件下的分类统计首次获得了预应力混凝土连续箱梁裂缝多角度统计量化特征。研究表明公路在用预应力混凝土箱梁桥的开裂现象普遍,多种裂缝并存,裂缝成因复杂,裂缝形式多种多样,腹板斜裂缝和箱体纵向裂缝是主要裂缝形式。量化的分析结果为了解我国公路预应力混凝土箱梁开裂总体状况及箱梁开裂相关研究提供了充分依据和重要支撑。

预应力混凝土简支箱梁裂缝损伤参数影响分析

针对开裂损伤后的在役预应力混凝土简支箱梁桥,将承弯段受拉裂缝和剪弯段斜裂缝作为主要特征裂缝,建立基于主要裂缝统计特征参数的开裂预应力混凝土箱梁损伤计算模型;将受弯裂缝总宽度、斜裂缝数量和斜裂缝高度作为3个敏感变量,分别进行参数影响分析,以确定其对结构控制截面变形和应力的影响。研究结果表明:承弯区受弯裂缝总宽度对结构的内力和变形影响较大,造成结构抗弯刚度明显减小,变形增大,压区应力增加;斜裂缝数量对结构内力和变形有一定影响,但影响程度明显小于承弯段受弯裂缝;斜裂缝高度对结构的内力和变形影响均较小。因此,在结构设计中,应特别注意受拉区混凝土压应力储备,防止拉区开裂造成的刚度退化。

预应力混凝土箱梁水化热温度及应变的试验研究

本文通过对秦沈客运专线32m箱型梁的水化热温度和温度应变观测数据的统计与分析,研究箱梁水化热阶段的温度尤其是温度应变的变化规律。为研究水化热阶段的温差应力及相应的早期裂缝控制提供参考依据。

大跨预应力混凝土连续箱梁桥日照温差效应

对某特大型预应力混凝土连续箱梁桥进行了连续4 d的温差效应观测,在实测数据的基础上论述了箱梁桥的温度场及其变化规律,继而提出了一种适合于中国中部地区的同时考虑箱梁竖向和横向温差的温度梯度模式,将该模式与实测资料进行了比较并分析了温差效应。结果表明:由该模式计算出的最大横向温差时刻与实测结果十分吻合,对箱梁桥日照温差效应的测试有参考价值。

预应力混凝土箱梁桥施工中的裂缝成因分析与修补

针对预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中箱梁悬臂端底板出现纵向裂缝的现象,在预应力张拉过程中采用光纤传感技术对悬臂端底板受力状态进行实时监测,将监测结果与拆模后的观测情形对比,证明此种监测方法能有效反映混凝土箱梁结构在施工过程中的响应。通过理论分析找出了底板裂缝成因,并利用有限元软件ANSYS对整个施工结构进行数值模拟,得出不考虑混凝土箱梁与外模板之间摩擦作用时箱梁结构的应力、位移值,与实际观测结果比较吻合。最后,采用BICS工法对梁体裂缝进行了修补。

大跨连续刚构桥预应力混凝土箱梁的长期挠度预测探讨

提高对混凝土收缩徐变的长期挠度预测精度,是大跨度桥梁设计中要解决的一个关键问题。根据已测得的虎门大桥连续刚构桥挠度长期观测数据,建立有限元模型,分阶段对大跨连续刚构桥预应力混凝土箱梁的徐变变形进行理论分析,探讨主梁上下缘应力差与结构徐变的关系。拟用文献[1]提供的某主跨270 m连续刚构桥挠度长期观测的实测数据,考虑新规范中的可变作用准永久值对理论徐变计算值进行验证,通过有限元分析对成桥后的长期徐变变形给出较准确的预测,并得出挠度长期增长系数,为此类桥梁的长期挠度预测提供依据。

开裂后预应力混凝土连续箱梁计算模型

为了能够准确有效地模拟开裂后预应力钢筋箱梁的力学性能,提出了一种开裂后预应力钢筋和混凝土单元组合模型,箱梁梁体采用实体退化分层壳单元进行模拟。应用钢筋单元和混凝土单元之间的位移场关系,形成钢筋对混凝土单元的贡献,将预应力钢筋对结构的作用直接反映在单元模型内部,编制了配筋混凝土三维非线性有限元程序,并结合实桥破坏性试验数据进行了对比。结果表明:箱梁的实测变形及应变和理论数据吻合;中跨均布竖向荷载时箱梁开裂初期开裂区域的刚度折减约10%。

预应力混凝土连续箱梁施工质量评价指标调查

基于3座预应力混凝土连续箱梁桥的拆除工程，对预应力混凝土箱梁结构的预应力孔道灌浆饱满度、混凝土超方量及混凝土保护层厚度等施工质量评价指标进行了实地调查，并对实测指标进行了统计分析，揭示了预应力混凝土连续箱梁的施工质量现状。结果表明：中国预应力混凝土连续箱梁的总体混凝土超方率偏大，超方率一般在10％～20％，混凝土超方主要集中在箱梁顶板和底板；箱梁纵向预应力孔道灌浆不密实的比例超过50％，横向预应力孔道灌浆未达到密实状态的比例也超过70％，上述情况将使结构预应力损失增大；同时，截面混凝土超方及预应力损失增大将使预应力混凝土箱梁截面主拉应力增长明显，从而增大结构开裂的可能性；提出的量化分析指标有助于正确认识预应力混凝土箱梁桥上部结构普遍开裂和下挠过大的内在原因，为此类结构的研究提供了重要的依据。

大跨度预应力混凝土连续箱梁0~#块抗裂分析

大跨度预应力混凝土连续箱梁开裂恶化了箱梁的受力条件,还降低了桥梁混凝土的耐久性,导致箱梁结构安全度严重降低。因此有必要开展大跨度预应力混凝土连续箱梁混凝土抗裂计算分析。在介绍弹塑性有限元分析基础上,运用体杆耦合有限元模型模拟预应力钢筋,温度模式分别参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)和新西兰桥规,开展S249京杭运河特大桥主桥大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块混凝土应力的精细化仿真分析,分析竖向预应力未损失和全部损失工况下的混凝土抗裂性能,发现在竖向预应力全部损失工况,箱梁0#块箱梁腹板顶部加腋处出现较大的主拉应力,导致该处混凝土开裂。因此,在施工中要确保竖向预应力的有效性。

先张法折线配筋预应力混凝土箱梁施工技术

以岳常高速中的25m先张法折线配筋预应力箱梁预制施工为背景,介绍先张法折线配筋预应力混凝土箱梁施工中张拉台座、弯起器的设计与施工、预应力的张拉与放张工艺等3项关键性施工技术和相关施工经验,并对张拉台座、弯起器的设计提出改进建议,研究结果表明:技术改进后施工效率得到有效提高,箱梁预制质量良好,该项技术可为类似工程提供设计和施工借鉴。

体外CFRP筋预应力混凝土箱梁长期受力性能试验研究

碳纤维(CFRP)筋具有优异的物理力学性能,可用于替代传统的预应力钢筋。制作了体外配置碳纤维筋预应力混凝土箱梁模型,对持续均布荷载作用箱梁的截面应力重分布、长期挠曲变形及裂缝发展等规律进行了1001 d的试验观测。基于素混凝土柱体的实测徐变系数,运用双线性法和曲率法分别对试验箱梁的长期挠曲变形进行预测。试验结果表明:受压钢筋应变较初值增长225%～268%,受拉钢筋的应变较初值增长36.2～38.6%,混凝土表面压应变较初值增长164%～224%。按现行设计规范计算长期荷载作用特征裂缝宽度较实测值偏小11.8%～55.5%。跨中长期挠曲变形实测值为初始变形的2.32～2.42倍,较现行设计规范取值偏大18.5%。