钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

施工凿毛对铰缝抗剪性能影响研究

为研究空心板梁桥不同凿毛情况对铰缝受力性能的影响及其破坏机理,通过混凝土试块剪切流变试验和利用ABAQUS数值分析软件建立二维内聚力单元模型,分析了铰缝处受力情况和损伤破坏机理,并建立了凿毛界面混凝土抗剪本构关系,以此研究了凿毛深度和凿毛率对空心板梁桥铰缝抗剪性能的影响。研究结果表明:凿毛深度变化不能改变铰缝的受力模式,混凝土铰缝的薄弱面仍在交界面上;随着凿毛深度的增加,凿毛产生的齿状混凝土被剪断,铰缝抗剪强度大大提升;结合试验和有限元数值模拟,得出最佳凿毛深度为15 mm,高于施工规范建议的8 mm,此时铰缝抗剪强度相比凿毛深度为8 mm时提高了44.3%,且凿毛面积取最大凿毛率时,抗剪能力可进一步提高。

铰缝损伤及铺装层对空心板桥横向刚度的影响

铰缝损伤是空心板桥梁较易出现的病害。为研究铺装层在铰缝损伤后对空心板桥梁横向刚度的影响,根据铰接板法理论,采用梁格法和Midas civil软件建立其有限元模型,对铰缝损伤后空心板桥梁的横向受力性能进行计算分析。研究结果表明:铺装层在空心板桥梁铰缝损伤后可起荷载横向传递的作用,提高了桥梁的横向受力性能,并且在多铰缝出现损伤时,提升效果更为明显;同时当铺装层厚度为10~20 cm时,铺装层厚度越大,桥梁的横向刚度越大,但对结构横向刚度的提升效果并不明显。

分缝护栏致空心板梁桥L型裂缝预应力控制方法研究

为提高护栏分缝桥梁的耐久性和承载力,以台金高速公路杨司高架桥预制空心板梁桥为背景,研究通过施加预应力控制因护栏分缝引起L型裂缝的有效性,并针对既有桥梁加固和新建桥梁设计提出通用的有效方法。采用Abaqus软件建立既有桥梁和新建桥梁的有限元模型,研究车道荷载作用产生的应力放大效应;分析预应力筋布置高度和长度对边梁梁底应力的影响及对既有桥梁护栏分缝导致的预应力损失;在此基础上,提出L型裂缝的预应力控制方法。结果表明:边梁应力放大系数随桥梁跨径和护栏高度的增加而增大,其取值范围为[1.42,2.14];预应力筋布置高度越低,边梁跨中梁底应力越大;预应力筋布置长度越短,既有桥梁梁底应力越大,对新建桥梁应力没有影响;分缝护栏对既有桥梁施加预应力产生损失,对新建桥梁不会产生预应力损失;在边梁跨中施加相应的预应力,可有效抵消跨中的应力集中效应,防止主梁跨中产生L型裂缝。

支座脱空对拼宽空心板桥协同工作性能的影响

空心板桥是目前中小跨径桥梁应用最广泛的桥型之一,而支座脱空是该类桥梁较突出的病害,会导致桥梁受力体系发生改变,对空心板、铰缝及拼宽湿接缝产生不利影响,严重者会发生开裂甚至破坏。针对此问题,文章分别从不均匀沉降对支座受力的影响、支座脱空对桥梁结构受力的影响及提升措施展开研究。结果表明:拼宽桥不均匀沉降会导致支座受力不均甚至脱空;部分支座脱空会加剧其余支座受力不均,使其脱空或被压坏,并且增大空心板、铰缝和拼宽湿接缝的横向拉应力,可能导致开裂;减小支座的竖向刚度可改善支座反力的分布,控制支座脱空现象的发生。

桥梁拓宽中新旧桥梁连接方法和受力分析应用与研究

结合实际工程,研究了新旧桥梁之间的连接方法,研发了用于新旧桥梁连接的伸缩装置和沉降装置;采用有限元模型模拟新旧桥梁,分析了旧桥在拓宽后的内力变化,以及主梁位移变形的情况。结果表明:提出的新旧桥梁的连接方法在伸缩缝与沉降缝交点处可保持桥面平整,并有良好防水、防尘性能;老桥的主梁拓宽后在移动的车辆荷载作用下其内力较拓宽前减小很多,新桥的内力相应增加,说明新桥对旧桥的荷载起到了一部分的承担作用;新旧桥梁连接后,桥梁的整体性更好,受力更为均匀。

预应力FRP网格加固空心板梁桥的病害修复效果分析

针对空心板梁桥存在的典型病害问题,采用预应力纤维增强复合材料(FRP)网格进行加固,通过数值模拟分析其对底板开裂及铰缝破损病害的修复效果,讨论了FRP网格种类、用量、布置方式等参数对桥梁承载性能的影响.结果表明:在底板开裂部位横向或纵向布置预应力FRP网格,均可有效控制底板开裂和梁体下挠;在跨中横向布置预应力FRP网格,可有效降低铰缝破损的不利影响;若两类病害均显著存在,可采用横向布置预应力FRP网格进行综合加固;在预应力水平与加固量相同的条件下,玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)网格与碳纤维增强复合材料(CFRP)网格的加固效果基本相当.合理布置预应力FRP网格可有效改善空心板梁桥底板开裂和铰缝破损病害,有助于提升其长期受力性能.

预应力空心板桥加固试验效果对比分析

预应力钢筋混凝土空心板桥具有结构简单、经济、耐久性高、造型美观等优点,是我国应用最广泛的桥梁类型之一。对某空心板简支桥梁进行加固改造,在原型试验理论分析基础上进行加固试验,比较3根简支空心板梁在荷载作用下的抗弯性能及不同配筋形式下的抗弯性能。结果表明,在公路一级荷载下,铺面层可使空心楼板的弯曲刚度增加20.2%,桥面铺装层植筋后,路面层与主梁之间的黏结得到加强,可有效克服混凝土在组合结构受压区的应变滞后问题,加铺层的参与可提高组合结构截面的高度,增加梁的刚度,降低混凝土边缘纤维的应变,提高梁的抗裂性能。

钢筋混凝土桥梁裂缝预防与维护方案

分析了空心板梁的结构特点与功能,并针对空心板梁的病害,即渗水和泛碱问题,解析其形成机理和影响,提出了在桥梁设计、施工、运营维护阶段预防渗水泛碱病害的措施及处治方案,同时指出,利用现代化技术和方法能够有效识别和监测空心板梁内部的渗水和泛碱反应迹象,采用相应的修复措施可以取得良好的效果,能够确保桥梁的健康和安全。

混凝土空心板桥刚接拼宽设计及荷载试验

桥梁拼宽技术能有效提高既有桥梁的通行能力,已经在桥梁改造中得到广泛应用。为改善混凝土空心板拼宽桥梁的横向连接性能,文章结合实际工程背景,提出采用刚性连接构造替代铰缝连接,并对刚接空心板进行了优化设计。通过现场荷载试验对拼宽桥梁的整体受力性能进行了评估。结果表明:采用刚性连接桥梁横向联系可靠,可以避免铰缝连接后期的病害,拼宽后桥梁整体承载力和刚度满足设计荷载的要求。研究结果可为桥梁拼宽设计提供参考。

空心板梁裂缝形成机理及防治对策

针对当前大量空心板梁桥裂缝频生且处治效果不佳的问题,基于多项工程的裂缝病害调查及统计,对空心板桥的裂缝分布规律及形态特征进行研究,分析了不同部位裂缝的形成机理;通过对常用裂缝修补方法施工工艺及经济性的对比分析,优选出适用于不同形式裂缝的修补方法。研究结果表明:空心板桥裂缝可采用表面封闭法和自动低压渗注法修补加固,该处治技术能够提高空心板梁结构的耐久性和安全性。

老旧预应力空心板梁非常规裂缝产生机理分析

混凝土开裂是老旧预应力空心板梁典型病害之一,通常表现为跨中底板弯曲裂缝和近支座腹板剪切裂缝。在多榀简支空心板梁的小剪跨比区段,发现了非常规的弯剪裂缝。利用空间杆系模型和精细化实体有限元模型,对先张预应力空心板梁的开裂机理进行分析。结果表明,设计缺陷和重载车辆是板梁底板和腹板贯通开裂的主要原因。其中,预应力端部应力集中,诱发了非常规弯剪裂缝产生;车辆荷载则加剧了薄弱截面裂缝的扩展。

预应力混凝土空心板桥梁加固方法研究

为解决预应力混凝土空心板桥梁应用环节存在的结构承载力下降、桥体老化严重问题,规避由此引发的桥梁受损、桥面裂缝困境,保证桥梁运行质量,对预应力混凝土空心板桥梁加固方法展开研究,以案例解剖的方式,基于三维有限元模型分析桥梁病害的具体形式和产生原因。在此基础上初步制定技术方案,并结合数值计算结果、经济性、可行性分析结果确定最终方案,梳理方案技术流程、评估方案应用效果,以提高预应力混凝土空心板桥梁建设质量。

梁高受限空心板桥横向连接优化设计分析

以某梁高受限的空心板漫水桥加固工程为例,通过建立有限元实体模型,详细分析了旧桥空心板梁及铰缝的受力状态,结果显示原空心板间的铰缝截面小且受力复杂,在重载作用下易破坏且影响结构横向传力,原桥设计荷载低且配筋弱,在荷载和环境作用下出现大量病害。为彻底解决桥梁结构病害,对下部结构进行加固后更换了上部结构,在梁高受限条件下设计了一种横向湿接的预应力空心板梁。经对比分析可知,新空心板梁优化了横向连接,改善了接缝横向受力状态,提高了结构整体性、承载能力和耐久性,并且加快了施工速度,减少了河道占用,目前改造后的桥梁使用状态良好,该设计思路及加固方案可为类似工程提供借鉴。

预制空心板腹板凿毛机器人施工技术

目前,我国预制空心板腹板混凝土凿毛技术主要采用人工方法,施工效率较低,并且在施工过程中容易影响梁板预制台座的使用周转率,同时人工凿毛在一定程度上会造成粉尘、噪声污染,危害作业人员的身心健康。因此,以柳格高速的建筑施工过程为例,利用自动化技术对预制空心板腹板凿毛机器人进行优化,讨论凿毛机器人进行施工工法与技术,对比分析了凿毛机器人与常规人工手持凿毛锤的经济效益。工程实践表明:利用凿毛机器人每片空心板可节省352.5元,单次施工中可以节约成本30万余元。由此可知,凿毛机器人能有效节约成本,具有很高的推广价值。

预制装配式大悬臂UHPC空心盖梁受力性能分析研究

盖梁在桥梁结构中起着承上启下的重要作用,城市桥梁的盖梁大多采用大悬臂结构形式,而预制装配式大悬臂盖梁的体积大、质量大,这对运输和吊装提出了非常高的要求。为了减轻预制装配式大悬臂盖梁自重,促进预制装配式下部结构的工程应用,文章以预制装配式大悬臂盖梁的轻量化为研究目的,对采用UHPC材料的Π形空心盖梁、C80实心盖梁和C80倒U形盖梁,开展相关力学性能分析研究。研究结果表明:UHPC材料具有优异的力学性能,虽然UHPC-Π形盖梁的空心段壁厚比普通混凝土倒U形盖梁更薄,但其抗弯和抗剪承载力基本能够与普通混凝土实心盖梁以及普通混凝土倒U形盖梁保持在相同水平。UHPC材料的强度对Π形盖梁抗扭承载力的影响很小,而顶板厚度的影响较为显著,可通过增大顶板厚度的方式提高Π形盖梁的抗扭承载力。

跨墩龙门架在桥梁加宽改造中的应用

以红庙子辽河大桥维修改造工程为例,介绍了桥梁加宽改造方案以及跨河段T梁架设技术方案,总结关键施工技术。通过延长盖梁两端长度,为龙门架提供有效支点,成功上跨辽河主河道,完成了既有T梁横向移动及新梁架设,为类似桥梁加宽改造项目提供经验参考。

混凝土桥梁空心板铰缝劣化模拟及预养护研究

目的 研究大跨径空心板梁桥铰缝在不同损伤状态下铰缝混凝土劣化指标,为该类梁桥的预养护提供参考。方法 应用MIDAS软件建立有限元分析模型,并通过试验分析不同受损长度及位置下铰缝劣化指标,进而提出新型铰缝检测方案,基于试验提出铰缝劣化指标,结合注环氧树脂加固技术进行铰缝预养护;结合现有桥梁历年检测数据,提出铰缝混凝土服役年限预估方法。结果 提出了劣化指标公式及铰缝混凝土劣化模型,通过铰缝混凝土劣化模型可计算出劣化时间,试验桥梁采取新型检测方案和预养护结合技术后,铰缝混凝土劣化时间延长至未采取措施前的2倍以上。结论 应用新技术可以提前预防铰缝受损,节约维修加固成本,延长寿命,为此类空心板梁桥铰缝的预养护管理和维修加固提供参考。

空心板桥改造及加宽后对横向受力的影响

为了研究空心板桥在换板或加宽后桥梁的横向受力状态,基于铰接板法建立了多截面尺寸的空心板桥横向力学模型,对几种换板及加宽工况进行了计算,并将计算结果与ANSYS结果进行了对比.结果表明:换板时采用较宽的新板能有效降低各旧板的荷载横向分布系数,新板越宽降低效果越明显,并且两侧换板比仅换一侧时更明显;空心板桥加宽后,如横向车数不变,各旧板分担到的荷载会降低;横向车数增加,各旧板的荷载横向分布系数明显增大,此时应对旧板进行加固.在桥梁维护中,可用所提模型完成对空心板桥的换板及加宽设计.