基于悬拼钢拱架法的钢筋混凝土拱桥主拱圈现浇施工关键技术及数值模拟

钢拱架代替落地支架或节段悬臂拼装等施工方法,应用于山区跨越深水峡谷的拱圈现浇具有一定的优势,值得推广应用。该文通过介绍三岔河大桥钢拱架悬臂扣索法拼装、拱架水箱法预压和主拱圈分环分层浇筑等关键施工技术,有效地解决了跨越深水峡谷桥梁施工过程中的常见难题,并基于Midas Civil有限元方法整体建模,对其采用的关键施工技术进行了数值模拟分析,指导并监控了该桥的施工建设,可为类似工程施工及受力计算分析提供借鉴。

既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下帮宽桥墩受力分析

论文以既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下的帮宽桥墩为研究对象,介绍了墩身帮宽方法、施工工艺及界面植筋情况,建立了帮宽桥墩有限元模型,对比研究了墩身帮宽前后的受力特性。结果表明:墩身帮宽前后的最大主拉应力分别为 0.17 MPa、1.06 MPa,均小于 C35 混凝土的轴心抗拉强度标准值 2.20 MPa,墩身受力性能较好;墩高约 2.2~7.7 m 范围内,接缝面法向正应力由帮宽前的受压转变为帮宽后的受拉,但数值较小;墩身帮宽后接缝面的切向剪应力绝对值较墩身帮宽前的小,接缝面受力状态较为理想;墩身处于弹性阶段,工作性能良好。

大跨预应力混凝土连续刚构桥病害分析及加固方案设计

文章以东南山区的某预应力混凝土连续钢桁架刚构桥为例,基于桥梁病害情况,开展针对性病害调查检测,分析病害的成因,并进行相应的加固方案设计。在进行ANSYS细部有限元仿真分析与施加加固措施后进行荷载测试,证实了所采取加固方案的有效性,以确保该桥梁长期的安全稳定运营。

基于桥梁改造的新旧混凝土结构植筋加固粘接技术研究

随着桥梁承受荷载的增加与老化程度的加深,一些桥梁已成危桥,其使用安全性得不到保障,因此对其进行加固与改造是非常必要的。植筋技术是一种在混凝土结构中植入钢筋进行粘接加固的桥梁改造技术,在实际加固工程中较受欢迎。阐述了旧危桥梁新旧混凝土结构加固设计的基本要求与方法,植筋技术原理与加固步骤,探究了新旧混凝土结构植筋技术加固实践,并对该技术应用下新旧混凝土结合面的抗剪强度进行实验设计与测试,提出旧危桥梁加固改造措施和建议。

苏通大桥连续刚构桥主梁混凝土徐变试验研究

为获得苏通大桥连续刚构桥主梁所用C60高强高性能混凝土的徐变规律,在自然环境条件下开展了不同加载龄期配筋混凝土的徐变试验。对短期徐变试验数据分析得出,5 d和7 d加载龄期的徐变发展较快,当条件许可时,建议推迟实桥节段张拉龄期,以减小早期徐变,从而减小预应力损失。长期试验结果表明,配筋高强高性能混凝土的徐变小于现行桥梁规范公式计算值,徐变发展进程也与现行桥梁规范不同。根据大量的试验结果,采用非线性回归方法对现行桥梁规范徐变计算公式进行了修正,得出实桥所用混凝土的徐变预测公式。利用该公式对分批加载的试验试件进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。徐变试验结果和修正的徐变预测公式可为实桥的设计和施工提供参考。

不同连接方式下新型砌体填充墙框架结构的抗震性能

试验设计了4榀足尺框架结构,其中1榀为空框架,3榀为带新型横孔空心砌块砌体填充墙,带填充墙框架试件分为刚性连接试件和柔性连接试件2种。对各试件在恒定竖向力和水平低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验,研究了框架在不同连接形式下的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、位移延性、刚度退化、强度退化、耗能能力。结果表明:柔性连接试件抗震性能介于空框架和刚性连接试件之间,框架梁和填充墙采用拉结筋连接试件的抗震性能相对于未设置拉结筋试件有所改善,但提高幅度有限。

采用钢纤维混凝土的连续钢构桥地震易损性分析

为了减少桥梁结构过密的箍筋数量,并提高其施工质量,可以在普通钢筋混凝土中掺入钢纤维,来提高桥墩的强度和塑性区域的延性。以两座钢纤维混凝土连续刚构桥为例,分别建立三维有限元模型,进行非线性时程分析,得到地震易损性曲线来评估桥梁的抗震性能。通过本文分析发现,钢纤维混凝土能够有效地提高桥梁结构自身的抗震能力,而对桥梁结构的地震需求影响相对较小,从而有效地降低地震作用下桥梁结构的失效概率,提高了桥梁结构的抗震性能。对于本文所考虑的刚构桥而言,当钢纤维的体积分数为3%,桥梁的抗震性能能够增加大约30%。

新型材料加固钢筋混凝土框架节点的抗震试验研究

结合近年来新型材料的开发应用和工程加固的实践经验,提出采用新型加固用混凝土材料来加固钢筋混凝土框架结构的新方法,该新型材料具有水泥基高黏结、低收缩、自密实的特点;并将该新型加固材料和传统的加大截面加固法相结合。为验证其加固节点抗震性能的效果,设计5个试件进行低周反复试验,分别比较无损坏、中度损坏、严重损坏和一次浇筑试件的各项抗震性能。试验结果表明该方法能够显著提高无损坏、中度损坏和严重损坏节点的抗裂度、抗剪强度、刚度和变形能力。

带有新型SIP墙板的框架结构抗震性能研究

介绍了带有新型SIP墙板的钢筋混凝土框架结构的低周反复荷载试验,4个试件分别为一榀空框架试件、一榀未开洞的新型SIP墙板框架试件和两榀在不同位置开洞的新型SIP墙板框架试件,且4个试件的钢筋混凝土框架设计均相同,对比4个框架试件的抗震性能,得到了新型SIP墙板对框架结构抗震性能的影响。观察试验现象及分析试验结果表明,新型SIP墙板作为填充墙板对框架结构的延性、强度、耗能等抗震性能是有利的,同时新型墙板与框架结构之间的连接方式是可靠的。

局部采用纤维增强混凝土梁柱节点抗震性能的数值分析1

运用有限元软件OpenSees建立了框架结构梁柱节点数值分析模型,对2个梁柱节点试件在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了数值模拟,模拟结果与试验结果比较吻合,表明所选择的材料本构关系及相关材料参数取值,对于模拟钢筋混凝土框架结构的抗震性能具有较好的适用性和合理性.利用所建立的模型,分析了在框架结构梁柱节点一定尺寸范围内使用纤维增强混凝土(FRC)的新型框架结构梁柱节点的抗震性能.结果表明,使用FRC的新型框架结构梁柱节点具有较高的承载能力和耗能能力;随着FRC使用范围的增大,相应梁柱节点的承载能力和耗能能力提高不大.

大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁裂缝成因分析及防治对策

对国内外大跨度预应力混凝土连续刚构桥在施工和运营中出现的各种类型裂缝进行了详尽的成因分析,包括腹板斜裂缝、底板横向裂缝、底板纵向裂缝以及横隔板裂缝等典型裂缝。以最常见的箱梁腹板斜裂缝和底板裂缝为例,通过力学分析,得到不使底板开裂的底板预应力钢束曲线半径、钢束定位成折线产生的转角以及合龙段高差的合理范围,提出了平衡每根底板纵向预应力钢筋产生的径向力所用箍筋间距与单肢箍筋截面积的关系式;从结构分析和竖向预应力短力筋的张拉工艺两个方面进行了讨论,指出竖向预应力的保证是关键,而无粘结预应力技术将成为确保竖向短力筋预应力实施的有效措施。

新型材料加固钢筋混凝土框架结构性能初步研究

结合近年来工程加固的实践经验和新型材料的开发应用,提出采用水泥基高粘结、低收缩、自密实新型加固用混凝土材料加固钢筋混凝土框架结构的新方法。将这一新型加固材料和传统的加大截面加固法相结合,现场采用层内泵送灌注施工工艺,具有明显的工程优势。与传统的加大截面加固相比,由于截面加大尺寸小,基本不影响室内使用和室外装修,更易被接受,具有广泛的应用前景。本文阐述了新型材料用于钢筋混凝土框架梁、板、柱及节点加固的方法,并设计了一组框架节点在水平荷载作用下的低周反复试验,对新型材料加固的钢筋混凝土框架节点的抗剪性能进行研究,并通过数值分析程序对试验进行了模拟分析,初步研究了这种新型材料用于钢筋混凝土框架结构加固的受力性能。

劲性骨架混凝土拱圈外包混凝土分段浇筑研究

大跨径劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土浇筑对结构施工和使用阶段的受力性能影响较大,是劲性骨架混凝土拱桥施工的关键工序。为改善劲性骨架在混凝土浇筑过程中产生的变形,建立基于影响线叠加法的劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土分段点计算模型,首次建立确定劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土分段浇筑方案的数学方法,避免了大量有限元施工仿真分析。以万州长江大桥为工程背景进行研究,基于本文算法得出八段式浇筑法,分析采用八段式浇筑法和原六段式浇筑法浇筑过程中拱圈应力变形规律,采用八段式浇筑法,结构在外包混凝土浇筑过程中始终处于下挠状态,且各相邻工况变形变化均匀。结果表明:提出的算法是合理的,具有较大的工程应用价值。

桥梁加固中沟槽植筋新旧混凝土界面抗剪性能试验研究

本文针对沟槽植筋新旧混凝土界面抗剪性能进行试验研究。该界面处理方式已在佛开高速多座旧桥加固中采用。以界面处理方式、沟槽尺寸、配筋率作为试验参数,研究了该界面的开裂荷载、抗剪承载力、剪切滑移、剪胀、破坏形态。试验结果表明试件抗剪承载力随沟槽宽度、植筋率的增加而增加,设置沟槽的试件抗剪能力相比凿毛粗糙处理有所提高,试件的延性随植筋率的增加而增加。通过与美国ACI、AASHTO LRFD规范中植筋新旧混凝土界面抗剪承载力公式计算值的对比,认为美国ACI规范可以用于计算沟槽植筋新旧混凝土界面抗剪承载力,并给出了建议取值摩擦系数μ=1.0。

基于振动分析的混凝土刚架拱桥典型病害研究

针对刚架拱桥出现的病害,建立典型混凝土刚架拱桥空间结构有限元模型,分析其动力特性和结构损伤之间的关系,重点研究横向联系体系对动力特性的影响。进行基于环境激励的刚架拱桥模态试验和振动响应测试,并与有限元分析结果进行了比较。分析结果表明,刚架拱桥桥面1阶扭转振型的自振频率对横向联系体系的约束作用非常敏感,可作为反映刚架拱桥结构损伤的特征参数。

南京南高架站桥梁设计

南京南站有3个车场、15个站台、28条铁路线，根据其使用功能和规模，分站房区正线桥、站房外桥梁和站台梁设计3个部分，进行高架站桥梁设计。站房区正线桥设计为3座独立的双线桥梁，采用钢筋混凝土连续刚构结构，孔跨布置为2×21m＋3×24m＋2×21m；站房外桥梁采用14座独立的双线桥，为3×21m的钢筋混凝土连续刚构；站台梁采用钢筋混凝土结构，为防止站台在地震作用下落梁、减少火车运行时对站台梁的振动作用，每孔站台梁下设角钢防落梁，采用减震支座。选择8种车型，160～350km／h、375～420km／h2种列车速度范围对京沪正线桥梁进行动力分析，结果表明桥梁动力性能、车体振动加速度、脱轨系数、减载率均满足指标。

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土(RC)刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明:加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%~69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。

增大截面法与新增拱片法加固刚架拱桥对比分析

刚架拱桥目前比较有效的加固方法有增大截面法和新增拱片法。采用这两种加固方法,通过Midas软件建立实体单元有限元计算模型,考虑恒、活载作用,分析对比两种方案加固前后控制截面的受力性能,评估加固效果,并结合工程量、施工难易程度、工期及经济性等方面进行技术经济综合分析。结果表明:增大截面法对拱片受力性能及刚度改善较好;新增拱片法在其他方面较好,且对桥面板受力有改善;实际加固过程中,应根据桥梁实际情况、现场条件、当时的社会及经济情况,回避不利方面,酌情选择加固方案。

白水港大桥加固技术研究

湖北白水港大桥原设计为汽-20,挂-100刚架拱桥,由于要将荷载等级提高至公路Ⅰ级,需进行荷载等级提高加固设计,同时还需进行拓宽改造。重点介绍粘贴钢板加固设计方案和施工工艺,以及桥面加铺整体钢筋混凝土层及拓宽改造技术在刚架拱桥加固设计中的综合运用。

新型框架结构弹塑性地震反应的等效线性化方法研究

等效线性化方法是计算结构弹塑性地震反应的实用方法。通过对几种等效线性化方法的比较分析,提出了基于FEMA440(2005)计算等效刚度和等效阻尼比的等效线性化方法;分别采用静力弹塑性分析方法和等效线性化方法,分析了局部使用高性能纤维增强混凝土新型框架结构的弹塑性地震反应。结果表明,两种方法所得结构的地震反应均比较接近。因此,本文建议的等效线性化方法能够较好地预测新型框架结构的弹塑性地震反应。