大跨度桥梁黏滞阻尼器破坏与耐久性研究

桥梁工程作为生命交通线的重要组成部分,保证其运营安全具有重要意义。为提高桥梁抗震能力设置的黏滞阻尼器系统,长期抗震性能受耐久性影响很大,存在过早破坏现象。利用统计对比方法,分析了不同结构类型桥梁阻尼器的工作状态,研究了可能造成阻尼器过早破坏和影响阻尼器耐久性的主要因素。结果表明,频繁且持续时间较长的交通荷载和风荷载是造成阻尼器过早密封失效的主要外因,而二者的累积叠加效应会加快疲劳破坏进程。在考虑桥梁减震需求和结构承受能力下,阻尼器设置数量越多,设计出力越大,对阻尼器长周期工作稳定性和耐久性越有利。

多因素耦合作用跨海斜拉桥BFRP拉索力学性能及损伤机理研究

为了研究多因素耦合作用下跨海斜拉桥玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)拉索的长期服役性能,通过调研我国跨海斜拉桥所处典型地区的海洋气候环境,分析了跨海斜拉桥BFRP拉索长期服役性能的关键影响因素.基于IEC(international electrotechnical commission)多因子耐久试验方法,并结合我国跨海斜拉桥的实际服役环境,提出了一种跨海斜拉桥BFRP拉索的预应力-紫外线-湿热-降水-盐雾多因素耦合耐久性试验方法.基于多因素耦合耐久性试验方法,开展了跨海斜拉桥BFRP拉索的多因素耦合耐久性试验及基本力学性能测试,分析了多因素耦合作用下BFRP拉索的力学性能退化规律,并通过微观结构分析阐述了多因素耦合作用下BFRP拉索的损伤失效机理.实验结果表明:多因素耦合作用能够显著加速BFRP拉索力学性能的退化,且早期性能下降明显,温度对其性能退化的加速作用较大,BFRP拉索弹性模量下降幅度较小且无明显规律.多因素耦合作用主要通过损伤纤维/树脂界面影响BFRP拉索力学性能的退化.

港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计原则与方法

系统阐述港珠澳大桥跨海工程混凝土结构耐久性设计的原则与方法,首先介绍港珠澳大桥工程概况及120年使用年限的总体要求;根据工程的环境、水文地质数据分析工程场址条件下混凝土结构劣化的主要过程和因素;确定耐久性设计的控制过程为海洋氯离子侵入和表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。针对耐久性控制过程,分析耐久性极限状态、构件使用年限、环境作用类别和程度以及裂缝控制宽度;然后建立针对港珠澳大桥工程场址条件的氯离子侵入过程设计模型,使用全概率方法校准的分项系数法完成针对不同时用年限、不同暴露条件下的结构耐久性参数和混凝土保护层厚度设计;最终确定用于港珠澳大桥混凝土结构120年使用年限的耐久性设计与质量参数。

苏通长江大桥结构非线性稳定性研究

基于苏通长江大桥施工过程及临时荷载分布,建立全桥空间有限元模型计算了施工全过程中结构的非线性稳定安全系数并分析了失稳模态,分析结果表明苏通长江大桥非线性稳定性随施工过程呈平稳下降趋势,以组合失稳为主要失稳模态。此外,研究了临时墩位置、非线性因素、破断斜拉索拆除时机、斜拉索承载能力、考虑混凝土开裂及钢筋作用、横向风荷载和纵向摩阻力等影响因素与施工过程中结构非线性稳定性之间的关系,结果显示各因素对结构稳定性的影响规律并不一致,其结果可供同类型其他斜拉桥施工过程稳定性分析参考。

钢-高配筋现浇混凝土结合梁裂缝宽度试验研究

随着结合梁的设计由拉应力限值向裂缝宽度限值的转变 ,如何计算结合梁混凝土板的裂缝宽度已成为一个日益重要的问题。对此 ,国内外目前尚无较成熟的公式 ,大多借用普通钢筋混凝土结构裂缝宽度的计算公式。本文结合芜湖公铁两用长江大桥受拉区裂缝宽度控制的工程实际问题 ,对两根大型钢 高配筋现浇混凝土结合梁T1、T2分别进行了疲劳试验和极限承载力试验 ,研究了结合梁混凝土板裂缝宽度及其发展。研究结果表明 :现有混凝土结构裂缝宽度计算公式对影响结合梁裂缝宽度因素的考虑并不全面 ,所得计算结果与实测结果不能很好地吻合 ;对于钢 高配筋现浇混凝土结合梁 ,除普通钢筋混凝土结构已考虑到的因素外 ,还有许多其他更为复杂的因素应加以考虑 ,其中栓钉数量及布置方式是影响结合梁混凝土板裂缝宽度的重要因素。

基于分项安全系数的混凝土桥梁耐久性设计方法研究

从现有的混凝土结构耐久性研究成果出发,以实现混凝土桥梁设计使用寿命作为耐久性设计的目标,结合混凝土桥梁的结构设计特点,提出了一套实用耐久性设计方法。通过相关内容的文献收集、整理及结果分析,确定了引起结构性能退化的主要耐久性作用及其极限状态,系统总结了现有耐久性设计理论和方法,提出了基于分项安全系数的耐久性设计理论和设计方法,将环境作用的影响作为荷载,采用结构设计规范常用的荷载与抗力的关系式,引入分项安全系数,针对影响混凝土桥梁耐久性能的主要环境作用建立了对应的极限状态方程,进行耐久性极限状态的验算,并详细论述了相关安全参数的意义和取值范围。最后以碳化作用为例进行了耐久性验算。

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。

独柱墩梁桥倾覆破坏模式与计算方法研究

为弥补现有规范中以刚体转动为代表的抗倾覆计算理论的不足,在系统研究多座独柱墩梁桥倾覆破坏的基础上,总结独柱墩梁桥倾覆的4种破坏模式,提出独柱墩梁桥的倾覆破坏主要受支座挤出和箱梁整体滑移2种破坏模式控制,并形成了独柱墩梁桥抗倾覆破坏承载力实用计算方法及简化计算方法。通过2座独柱墩梁桥倾覆破坏实例验证采用实用方法和规范方法计算独柱墩梁桥抗倾覆承载力的正确性,并进行独柱墩梁桥抗倾覆影响因素分析。结果表明:现有规范中的倾覆计算方法以刚体转动为主,过大地估计了独柱墩梁桥抗倾覆能力;所提出的抗倾覆实用计算方法将独柱墩梁桥抗倾覆承载力分为端部支座抗倾覆和上部结构自重抗倾覆,可较好地模拟倾覆临界荷载;增大支座横向尺寸、减小支座厚度和加大端部支座间距可作为独柱墩梁桥的抗倾覆加固方法。

不平整度桥面下连续梁桥车桥耦合振动分析

现行《公路桥涵设计通用规范》采用结构基频来计算桥梁结构的冲击系数,而基频的计算宜采用有限元方法,但如何计算,规范没有明示;而且规范给定的连续梁基频估算公式不分直桥和弯桥;再者按规范基频估算公式计算冲击系数的值有待商榷。采用一种基于有限元通用分析软件ANSYS来实现公路桥车桥耦合振动数值分析方法,对弯桥车桥耦合振动影响因素进行分析,然后分别对直线和曲线连续梁桥考虑了桥面不平整度后车桥耦合振动进行计算。分析结果表明,直桥和弯桥的动力系数不同,换算成冲击系数均大于连续梁按规范给定的基频估算值计算的冲击系数。

在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯刚度估算

提出了用钢筋粘结系数反映粘结破坏对在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯刚度的影响以及在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯刚度的估算方法。 3根已经使用 33年、耐久性损伤程度不同的钢筋混凝土桥面板梁的试验结果与估算结果吻合良好。提出的方法可为有关桥梁管理部门进行简支梁桥适用性评估时采用。

桥塔尾流区长吊索风振特性及其影响因素分析

针对悬索桥近塔处吊索突出的风振问题,开展桥塔尾流区长吊索风振特性及其影响因素研究.基于嵌套网格技术,建立桥塔尾流区长吊索计算流体动力学分析模型,开展了长吊索风振特性分析,并研究了吊索与桥塔距离、吊索阻尼比、折算风速等因素对桥塔尾流区吊索风振响应的影响.研究结果表明,桥塔截面尺寸较大,旋涡脱落频率低,易使长吊索发生大幅振动,且横风向振动尤为显著;塔后吊索横风向振幅随距桥塔的距离呈现先增加后减小的规律;增加阻尼比可有效抑制桥塔尾流区吊索振动响应,对横风向振动的抑振效果比顺风向振动更为明显;主塔尾流引起的长吊索风振响应随折算风速的增加呈现先增大后减小的规律,且当折算风速在4.5~5.5之间时振动最为显著.

矿区构筑物耐久性影响因素分析

和其它地区一样,矿区混凝土结构的耐久性问题也逐渐得到了人们的重视。以平顶山煤业集团的地面生产构筑物为例,结合环境对建筑的可能的腐蚀因素进行了分析。通过矿区的大气环境和降水环境的全面监测,结合对矿区构筑物的无损检测,定性地表明二氧化碳的碳化和冻融破坏是导致混凝土结构耐久性下降的主要环境因素。另一个腐蚀原因是生产构筑物的使用年限问题,当前矿区一些混凝土构件已经超过其设计年限,导致其耐久性的下降。而通过对不同时间段和不同环境段的结构构件的混凝土强度降低率比较,认为使用年限是首要的影响因素,而大气环境是次要的影响因素。最后提出了今后矿区在设计构筑物时要注意的一些问题。

在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯承载力估算

提出了用钢筋作用系数反映粘结破坏对在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯承载力的影响以及在用钢筋混凝土简支桥面梁受弯承载力的估算方法。有不同程度耐久性损伤的 3根已经使用 33年的钢筋混凝土桥面板梁的加载破坏试验 ,验证了钢筋作用系数取值和估算方法的合理性 ;有关文献的试验结果也验证了估算方法的可靠性。

雨滴冲击荷载对斜拉桥拉索风雨激振影响的初步分析

为探讨雨滴冲击荷载对斜拉桥斜拉索风雨激振的影响,进行了研讨分析。由于拉索本身的振动会影响雨滴冲击力,对雨滴运动与拉索振动之间的相互作用进行了分析,结果表明雨滴冲击力的大小与拉索的振动无关,可以单独考虑雨滴冲击荷载;原运动方程包含水线项及拉索振动项,许多学者都对其进行过简化,该研究对这些简化方法进行了比较,从风速振幅曲线来看较好,但简化使得原本简洁的运动方程复杂化,不利于运用,而该研究对原始方程进行数值求解很好地解决了这一问题。针对影响冲击荷载的一些因素进行讨论的结果表明:在低风速情况下,雨滴冲击荷载的影响很小可忽略不计;而在强风环境下,随着风速增大,雨滴冲击荷载也增大,且此时拉索振动幅值远大于无冲击荷载时拉索振幅,故此时冲击荷载不可忽略。

斜支承曲线梁桥内力影响因素分析

为了深入了解斜支承曲线梁桥的受力性能,基于结构力学的力法原理,推导了任意斜度的斜支承曲线梁桥的内力计算公式。以这些公式为依据,编制了相应电算程序,详细分析了荷载作用位置、荷载类型、弯扭刚度比、斜度、圆心角等因素对斜支承曲线梁桥受力性能的影响。绘制的大量曲线清晰地显示了各项因素对斜支承曲线梁桥受力性能的影响规律。

连续弯箱梁桥抗倾覆稳定性影响因素的有限元分析

针对平面线形为圆曲线的弯箱梁桥,以《公路桥涵通用图》中(20+32+20)m连续箱梁桥为例,通过引入倾覆临界曲率半径这一参数,运用Midas进行计算机仿真计算,模拟分析桥梁孔径、曲率半径、支座间距及预偏心等多个因素对临界半径和抗倾覆稳定性的影响。结果表明,桥梁孔径、曲率半径、支座间距及预偏心等多个因素的改变能够对临界曲率半径有明显的影响;当桥梁的实际曲率半径接近或等于临界曲率半时,其抗倾覆稳定性最小;对各因素合理的取值可以有效避开临界曲率半径,提高桥梁的抗倾覆稳定性。临界曲率半径可以作为设计阶段初步判断连续箱梁发生整体翻转可能性的一个简单实用的量化指标。

大跨度部分地锚式斜拉桥抗风稳定性参数研究

为了解大跨度部分地锚式斜拉桥的抗风性能,以一座主跨1 400m的部分地锚式斜拉桥方案为背景,采用大跨度桥梁三维非线性抗风稳定性分析方法,将地锚段主梁长度、辅助墩数量、主梁宽度和高度及桥塔高跨比等影响因素对结构自振频率、颤振临界风速和跨中处主梁位移的影响进行分析。结果表明:增大地锚段主梁长度、边跨设置辅助墩有利于提高结构自振频率和颤振临界风速,减小跨中处主梁位移,但地锚段主梁长度和辅助墩数量存在最优合理值;增加主梁宽度可以有效提高结构自振频率和颤振临界风速,减小跨中处主梁位移;增加主梁高度可以有效提高结构的颤振临界风速,但对自振频率和跨中处主梁位移影响不大;增加桥塔高度可以有效提高结构自振频率和颤振临界风速,减小跨中处主梁位移。

铁路桥梁支座防腐耐候性影响因素分析及强化措施研究

以铁路桥梁支座的防腐耐候性影响因素及强化措施为研究背景,分析了现行桥梁支座防腐涂装体系的组成、涂装技术要求和涂装层的服役周期,探讨了涂装体系、涂装工艺、环境条件和人为因素对支座防腐耐候性的影响。结合海洋、工业、严寒、高温、高湿、风沙等不同大气环境下桥梁支座的使用要求,通过优化涂装体系,改善涂装工艺,采用铝合金钢和耐候钢代替普通结构钢的方案和措施,实现了强化桥梁支座防腐耐候性的目的,提高了桥梁结构的整体耐久性。

混凝土桥梁耐久性影响因素分析及提高防治

在分析影响钢筋混凝土桥梁耐久性因素的基础上,介绍了公路桥梁控制耐久性的措施,以及提高混凝土桥梁耐久性的新方法,以其引起桥梁工作者对桥梁耐久性的重视。

混凝土保护层厚度和质量对其耐久性的影响

混凝土保护层的厚度和质量达不到标准要求,会对结构的耐久性造成很大危害:混凝土保护层过薄易形成裂缝等缺陷使保护层失去作用,钢筋过早锈蚀,降低结构强度和延性。保护层质量影响到结构的粘结力和耐火极限。因此,首先应根据结构类型和所处环境合理选择设计混凝土保护层厚度;其次,严格施工过程控制,即采取保证保护层设计厚度的手段,控制水灰比和浇筑质量,进行适宜的养护。