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。

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。

20 m先张法预应力混凝土空心板病害治理分析

20 m先张法预应力混凝土空心板被广泛应用于中等跨径的高速、国省干道桥梁上部结构上。文章通过分析不同桥梁加固方法在实际案例应用中的适用条件、优缺点,结合宁夏境内特定的桥梁,选择合理的上部结构病害治理组合方案,并就具体治理方案及后期检测养护进行阐述,以供参考。

小铰缝空心板梁桥动力响应研究

为研究小铰缝空心板梁桥结构动力响应的影响因素,选取某座30m跨径的斜交空心板梁桥为工程案例进行分析。采用Abaqus有限元软件建立有限元模型,对比分析了不同桥梁斜交角度及有无护栏和护栏分缝的工况对空心板梁桥位移动力特性的影响。结果表明:不同桥梁斜交角度对空心板梁桥位移动力响应存在影响,结构动挠度并未与桥梁斜交角度呈现明显的线性关系,而是出现先增后减的趋势。同时,结构有无护栏和护栏分缝均对其动位移产生影响,无护栏时桥梁动位移最大;护栏分缝模型比护栏完整模型的动挠度更大,但影响较小。

无铰缝空心板桥设计与仿真分析

传统空心板桥铰缝剪力传递效果差,横向连接性能弱,影响桥梁行车安全及使用寿命。设计一种无铰缝空心板结构,通过采用无铰缝设计加大单片空心板梁宽和增强混凝土桥面铺装来改善空心板桥整体结构受力。建立梁单元全桥有限元模型以及实体局部模型,并根据最不利原则简化计算,分别对梁板和桥面铺装进行受力验算。结果表明:该无铰缝空心板桥设计基本合理,结构受力满足规范要求,抗弯性能提升了6.0%,抗剪性能提升了9.6%,结构的承载力得到了提升,且横向传力性能优于传统空心板桥,具有更广泛的适用场景,可为该类型桥梁设计和推广运用提供理论参考。

预应力混凝土空心板桥加固性能研究

针对预应力混凝土空心板桥结构常见病害类型,依托实际工程,探讨了空心板进行碳纤维筋喷浆、结构简支变连续及粘贴碳纤维布、换板及粘贴碳纤维布等加固技术。通过桥梁荷载试验和数值模拟方法对各加固效果进行分析,结果显示:选择正确的加固措施可改善空心板桥的受力性能,有效提高桥梁的承载能力,切实保障桥梁结构的安全性及耐久性。

双向锚贴型钢-混凝土组合加固空心板桥技术应用研究

以温州大桥引桥加固工程为例,针对装配式空心板桥部分铰缝损伤引起的单板受力问题,提出了双向锚贴型钢-混凝土组合加固的方案。设计在损伤较为严重的空心板底部跨铰缝锚贴U型钢混组合纵梁,并在U型钢混组合纵梁的首尾与跨中处锚贴矩形钢混组合横梁,形成纵横双向的加固体系设计方案,并建立了加固前后的全桥有限元实体模型,对加固设计方案的有效性进行了分析和试验验证。最后,将所提加固方案与常规锚贴型钢-混凝土组合加固进行了综合对比,结果表明:双向锚贴型钢-混凝土组合加固效果良好,加固后空心板桥板间传力得到了有效恢复。

粘贴钢板加固后预应力混凝土空心板梁承载能力计算方法及评估研究

为研究粘贴钢板加固后预应力混凝土空心板梁的加固效果,本文结合现行混凝土结构加固设计规范,提出一种计算粘贴钢板加固后预应力混凝土空心板梁的承载能力计算方法。以谢边桥为工程背景,通过梁格法建立加固前桥梁有限元模型,考虑混凝土的老化和钢筋锈蚀等一系列损耗,依据相关规范引入折减系数,计算并分析了加固前后的预应力混凝土空心板梁承载能力。结果表明:采用本文提出的方法评估粘贴钢板加固效果可行,使用粘钢加固后全桥承载能力提升30%,可为其他桥梁的加固承载力计算提供理论依据。

空心板混凝土铰缝抗剪性能试验研究

为了研究空心板普通混凝土铰缝的抗剪性能,设计了测试铰缝抗剪性能的试验。对混凝土铰缝试件施加单调试验荷载,观察在剪力作用下试件受力全过程及破坏形态。试验表明,在试验加载作用下,设置抗剪钢筋的试件会在混凝土块和铰缝的结合面处开裂,而后抗剪钢筋屈服,试件破坏;抗剪钢筋不能提高混凝土铰缝开裂时的抗剪强度,但是试件开裂后能继续承受剪力,并提高铰缝的抗剪承载力。综合室内铰缝试件抗剪试验结果和相关文献研究成果的分析,建议了结合面光滑情况下的混凝土空心板铰缝抗剪强度和承载力的计算公式。

型钢-混凝土组合加固技术在空心板桥中的应用

装配式空心板桥由于铰缝损伤而出现"单板受力"问题,为增强梁板间的横向连接,提出型钢-混凝土组合加固技术,以寿昌江二号桥(装配式预应力钢筋混凝土简支空心板桥)为背景,简述该技术在该桥中的应用。型钢-混凝土组合加固是在沿梁底铰缝两侧设置剪力键,纵向锚贴U形钢板,并在U形钢板和铰缝间灌注高强自密实灌浆料。为检验加固效果,对该桥第2跨进行加固前、后的静载试验。结果表明:加固后该桥跨中应变平均降低20%,挠度平均降低25%以上,桥梁的刚度有所提升;加固后1号板的横向分布系数增大,1号与2号梁板间的铰缝损伤得到修复。实践证明,型钢-混凝土组合加固技术可增强主梁间的横向联系,能有效解决"单板受力"问题。

聚合物改性混凝土加固空心板桥荷载横向分布理论及试验研究

为了解采用粘贴聚合物改性混凝土(MPC)加固空心板桥的效果,及加固后空心板桥荷载横向分布情况,以横向由4片空心板梁组成的空心板桥为研究背景,对加固后空心板桥的横向分布计算方法进行研究,并结合实桥加固后荷载试验结果进行对比分析。研究结果表明:采用MPC加固后的空心板桥荷载横向分布影响线较加固前平缓,桥梁横向整体受力性能显著提高;采用MPC加固后的主梁结构可以传递弯矩,传统的铰接板梁法已不能满足此种加固方法的横向分布计算,提出的修正刚接板梁法及修正G-M法可用于加固后该类型桥梁横向分布计算。

声发射技术在混凝土空心板桥裂缝检测中的应用

由于传统的裂缝检测方法效果差且不安全,提出采用声发射技术进行桥梁裂缝检测的方法。以驻马店练江河桥为背景,对其南边跨进行静载试验,利用声发射技术检测试验过程中混凝土空心板桥板底和铰缝处的裂缝扩展情况,研究声发射信号与裂缝扩展的对应关系。结果表明:试验过程中,混凝土空心板受力良好,没有出现宏观裂缝和结构性损伤,铰缝产生了较为严重的损伤;低幅值信号由微裂纹的扩展和旧裂缝断裂面的相互摩擦产生,高幅值信号由宏观裂缝的进一步扩展产生;声发射信号分析结果与桥梁实际病害一致,声发射技术应用于混凝土桥梁的裂缝检测具有较好的可行性。

预应力高强混凝土空心板梁优化设计与试验研究

采用C8 0高强混凝土和低松弛 2 70级高强钢绞线 ,经优化选取了跨度 16m～ 3 0m、宽度 1 2m、截面混凝土空心率 5 3 5 %的预应力混凝土空心板 ,进行了跨度为 15 5m的原型预应力混凝土空心板从预应力钢绞线张拉到承载极限破坏的受力全过程试验 ,研究了其正截面和斜截面在正常使用状态下抗裂度、裂缝宽度和跨中挠度、极限承载能力以及延性等受力性能 ,为在公路桥梁结构中经济可靠的利用高效预应力高强混凝土空心板提供科研依据。研究成果应用于河南省重点工程———焦作至巩义黄河公路大桥及其连接线工程中的两座立交桥建设 ,取得了较好的经济效益。

碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥极限承载力全过程分析

对采用碳纤维布加固后的装配式预应力混凝土空心板桥进行极限承载力分析。采用MIDAS/FEA有限元软件建立计算模型,考虑材料的非线性,计算空心板在4种工况下的极限承载力。计算结果表明:采用碳纤维布加固空心板桥,改善了空心板的受力性能,提高了空心板的屈服荷载和极限荷载;空心板的屈服荷载和极限荷载随碳纤维布用量的增加呈非线性增大;加固后的空心板挠度明显减小,空心板变形得到有效的控制。

注浆加固预应力混凝土空心板梁抗剪性能试验研究

为了对预应力混凝土空心板梁端部剪跨区内出现的腹剪斜裂缝进行加固,提出了对空心板梁端部注浆加固的措施,以达到增加空心板受剪截面积的目的。进行了3片足尺20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板梁注浆加固后抗剪性能试验,以验证加固后空心板梁的受力性能及加固效果,三片梁端部注浆长度分别为1.5 m、2.0 m、2.5 m,分析了不同注浆长度下试验梁的应变、挠度、裂缝分布、刚度、承载力变化规律,通过与未加固前梁体试验结果对比,分析端部注浆加固措施对梁体抗剪承载能力的改善程度。试验表明,采取端部注浆加固措施后,梁体整体刚度变化较小,梁体在正常使用荷载作用下,端部剪跨区内没有出现腹剪斜裂缝,梁体的抗剪能力有较大提高,加固后梁体的破坏模式为加固段与未加固段交界处发生的弯剪破坏。

火灾下混凝土空心板的温度场

为了研究火灾下混凝土空心板温度场分布,基于流固耦合传热理论,采用流体动力学软件FLUENT,建立空心板混凝土和封闭空洞内空气耦合模型并进行计算.通过典型算例,对相同外形尺寸下混凝土实心板和空心板温度场的分布进行了比较;对空洞内空气的自然对流和内壁面间辐射换热进行了分析;同时考虑了内壁面取绝热边界条件的可行性.分析结果表明:延火1h内,空心板与实心板温度场分布相近,随后差异明显;空洞通过内部空气自然对流与壁面间辐射换热对空心板温度场分布产生影响,并随延火时间增长而愈加明显;内壁面取绝热边界条件会高估空心板空洞附近的温度.空气-混凝土耦合传热系统模型可以解决常规单独计算混凝土空心板传热无法确定其空洞内边界条件的问题.

RC空心板梁疲劳刚度退化规律试验研究

桥梁结构刚度随损伤发展会逐渐发生不可逆的退化,刚度退化与疲劳损伤之间有一定的内在关联,通过疲劳试验研究了刚度退化的规律和计算方法。疲劳试验发现钢筋混凝土空心板梁的刚度呈现出明显的三阶段退化规律:在0~0.15Nf阶段,梁的挠度增长非常明显,甚至可以达到疲劳破坏时总挠度的40%,但挠度增长速率逐渐变小;在0.15Nf^0.90Nf阶段,梁的挠度增长速率逐渐变小直至接近某一较小的常数;在0.90Nf^Nf阶段,梁的挠度增长速率逐渐变大,开始进入脆性疲劳断裂阶段,试验梁很快疲劳破坏。刚度退化曲线符合S形形态。根据刚度退化规律对试验数据进行拟合,得到可用于计算钢筋混凝土空心板梁刚度退化程度的公式,该公式与5根试验梁的试验结果吻合度较好,能够实现对刚度退化的定量描述。

基于单板受力的预应力混凝土空心板桥承载力评定

为了研究处于"单板受力"状态桥梁的承载能力,采用已使用10 a的旧桥预应力混凝土空心板的试验数据,对既有空心板桥的承载力状况进行了评定。分别基于荷载横向分布和单板受力模式进行抗力-荷载效应分析,以确定既有桥梁的承载力。结果表明,"单板受力"削弱了上部结构的整体作用,降低了桥梁的整体承载力,使得上部主要承重构件处于非常不利的受力状态,降低了结构的耐久性和安全性。用现有承载力评定方法对处于"单板受力"状态的桥梁进行承载力评定,为既有不利状态的空心板桥的承载力评估提供很大的参考价值。

既有预应力混凝土空心板桥承载力的检测与评定

针对目前既有预应力混凝土空心板桥承载能力评定方法的不足,结合工程实例阐述了对既有预应力混凝土空心板桥进行承载力评定的方法,提出了承载力评定的检测指标,介绍了检测内容、检测方法和检测结果。根据结构表观质量检查结果、材质状况检测结果和活载调查结果,引入承载能力恶化系数、截面折减系数和活载影响修正系数,分析了考虑截面损伤的抗力-荷载效应对比。结果表明,在考虑横向分布的情况下,所检测的试验板在荷载作用下,能够有效地保证结构的安全性和可靠性,并有一定的安全储备,较好地验证了规范方法的合理性和有效性,可为既有钢筋混凝土空心板桥的病害调查分析、承载能力技术状况评定和加固设计提供参考价值。

装配式混凝土空心板梁桥结构冗余性水平评估

目前对桥梁结构的安全评估停留在构件层次。对于冗余性低的桥梁结构,考虑系统行为后,结构的可靠度会降低,表现在某个局部破坏可能会造成结构体系整体坍塌。国内外几座装配式混凝土空心板梁桥垮塌事故警示该桥型的冗余性较差,铰缝失效可诱发桥梁坍塌事故。由于桥梁结构系统的受力情况复杂,荷载传输路径不易模拟,且必须考虑几何非线性和材料非线性,需要进行精细化的有限元非线性分析。为了校准有限元模型,以一座装配式混凝土模型桥梁为研究对象,利用Midas Civil有限元软件的Pushover分析方法,分别得到了单梁、桥梁结构系统在集中荷载作用下的荷载位移响应。通过有限元分析结果与破坏试验结果的对比分析,校准了有限元模型,证明了利用Midas Civil梁格法进行pushover非线性分析计算桥梁结构体系承载能力可获得满意结果,保证了分析结果的可靠性。然后基于有限元分析结果,计算了模型桥梁的冗余性水平。计算结果表明,该模型桥梁的冗余因子为0.73,低于相关阙值1.30,表明该模型桥梁的冗余性水平低于相关阙值,验证了对该桥型冗余度低的推定。