Interfacial behaviors of epoxy asphalt surfacing on steel decks

A model for predicting the interface behavior of epoxy asphalt and steel composite beam under negative bending is developed incorporating partial interaction theory. Interfacial slips between the steel deck and the epoxy asphalt surfacing are included in the model with a new parameter of membrane stiffness. A series of analytical equations based on this model are derived to calculate slip and strain at the interface. Also, a numerical procedure for calculating the load responses of simply supported composite beams with concentrated force at the mid-span is established and verified with two samples. Characters of slip and strain at the interface, sensitivities of tensile stress and interface shear stress with material parameters are studied. It can be concluded that interfacial effects decrease the bending stiffness of the composite; hard and stiff bonding material is better for asphalt surfacing layer working at normal to low temperatures, and the damage of the asphalt surfacing layer will be accelerated with the damage accumulation of the bonding coat.

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.

曲线钢箱梁桥面板力学行为及构造优化研究

研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲线钢箱梁桥面板力学行为,并基于正交试验方法,利用IntelliJ IDEA软件开发曲线钢箱梁桥面板构造优化程序,实现桥面板多目标构造参数优化。研究结论:(1)边跨最大正弯矩截面为大多数控制细节的最不利荷载控制截面,其中车轮荷载作用于边跨最大正弯矩位置时控制细节3(横隔板过焊孔圆弧位置)的主应力明显大于最大负弯矩和零弯矩位置,且车轮荷载作用于曲线钢箱梁外侧会增大桥面系应力;(2)车轮荷载作用于纵肋正上方和中间时产生的各控制细节主应力较相近,但作用于横隔板中间与正上方造成的局部应力具有显著差异,进而确定曲线钢箱梁正交异性桥面板各控制细节的最不利荷载作用位置;(3)通过多目标优化构造运算确定的曲线钢箱梁正交异性组合桥面板的合理构造,可显著改善桥面板力学特性;(4)本研究成果可为曲线钢箱梁正交异性桥面系构造设计和养护方法提供优化建议。

正交异性钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波监测分析

为探究钢桥面板横梁切口裂纹的Lamb波技术监测效果,设计了2个钢桥面板足尺模型,通过循环加载使其横梁切口处发生疲劳开裂,利用Lamb波监测裂纹扩展情况,进而从波信号中提取标准化特征,用于评估裂纹扩展.建立并验证了钢桥面板有限元模型,进行了裂纹长度、传感器位置等各种参数分析,以确定最佳传感器布置.试验结果表明:当裂纹扩展长度与波传播路径垂直时,标准化特征增大;当两者路径平行时,标准化特征减小.参数化分析结果确定了切口处裂纹监测的最佳传感器位置,建议在选定横梁切口区域,预先布置1个激励器和4个接收器,激励器位于距切口50 mm处,接收器位于距离切口50 mm处或距顶板50~100 mm处.

上承式梁拱组合钢结构桥梁施工研究

为减少桥梁上部结构自重,获得更大的桥下净空,引入钢结构桥梁建设思路,开展上承式梁拱组合钢结构桥梁施工研究。在明确工程概况,完成对吊装施工方案的比选后,通过拼装支架搭设、施工中的合拢控制、支架预拱度设置与沉降消除、龙门吊安装,完成施工。在此基础上,对新的施工技术进行了总结,以期对同类工程的建设起到一定的借鉴作用。

乌龙江斜拉桥主塔钢锚梁定位测量技术

乌龙江斜拉桥主桥结构复杂,主塔钢锚梁的精密定位测量是斜拉桥的关键技术之一。针对其测量定位精度要求高、测量难度大的问题,分别介绍了几种适用于主桥钢锚梁精密定位方法。经过比选,最终采用全站仪三维坐标法进行钢锚梁精密定位,平面定位实施时通过加入主塔变形监测变化值进行修正,高程定位实施时通过高程差分来消除和减弱地球曲率及折光影响。该方法不仅满足精度要求,还可以全天候作业。实践证明,该方法安全、高效、经济、技术先进,具有显著的社会和经济效益。

双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标研究

针对现行规范未就双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标做出明确要求,基于实验力学及有限元基本原理建立了双层桥面钢桁架连续梁桥的荷载试验计算模型,利用等效荷载原理分别拟定了以弯矩、轴力作为控制指标下控制截面的静载试验加载方案,比较了关键构件在试验荷载作用下的弯矩、轴力加载效率,明确了双层桥面钢桁架连续梁桥的静载试验的控制指标。研究结果表明:在边、中跨最大正弯矩工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件轴力的加载效率最小为1.024,最大为1.259;在边、中跨最大轴力工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件弯矩的加载效率最小为0.603,最大为0.992;为确保结构安全,建议双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验应以弯矩作为控制指标。该研究成果对于双层桥面钢桁架梁桥的静载试验提供了一定参考。

跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁施工监控技术研究

为确保大跨度钢-混混合梁转体施工的顺利进行,需对其结构的安全性能和稳定性能参数进行实时监控。以某跨繁忙铁路干线钢-混混合梁转体桥梁为研究背景,采用数值模拟计算与现场监测相结合的方法,研究了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术。研究结果表明:经数值模拟计算得到的桥梁受力与变形结果均满足相关设计要求,表明该数值计算模型具有一定的合理性与准确性;现场实测得到的关键截面应力、主梁线形等安全性能参数均满足规范要求,且各安全性能参数实测结果与数值模拟计算结果相吻合,有效验证了大跨度钢-混混合梁转体施工监控技术体系的适用性;通过分析梁端实测振动响应曲线发现,在转体过程中出现了因撑脚与滑道接触、滑道不平顺等偶然现象而产生的梁端震颤现象,但其影响程度在可控范围内。相关结论可为类似大跨度钢-混混合梁转体桥梁施工监控技术提供一定参考。

铁路上承式连续钢桁梁桥的静力性能

南昆线(南宁—昆明)八渡4号桥主桥结构形式为2×64 m单线上承式栓焊连续钢桁梁桥,侯月线(侯马—月山)浍河特大桥主桥结构形式为3×64 m单线上承式栓焊连续钢桁梁桥,两座铁路桥梁设计图号均为贰桥0003,设计荷载为中-活载。为了检验该类桥梁的承载能力及整体刚度,分析其检验评价方法,对两座桥梁进行了静载试验,并将静载试验数据、理论计算值与规范限值进行比较。结果表明:两座钢桁梁桥的承载能力及整体竖向刚度满足规范要求,测试支座活动正常,符合现有状态下的使用运营要求,但该图号钢桁梁的杆件承载能力储备及梁体竖向刚度储备不高。

在役桥梁桥面顶推纠偏技术和复位方案

运营期桥梁常出现上下部结构、支座偏位,偏位产生的原因各不相同,如今PLC同步顶升技术被广泛应用到桥梁纠偏工程中。以广东省梅龙高速公路深度3号桥为研究案例,对其伸缩缝间距、梁端间距、桥墩垂直度等情况进行分析,确定上部结构纵向滑移程度,分析表明梁底支座未调平和较大的桥梁纵坡为滑移产生的原因,相比盖梁顶推复位方案,桥面顶推复位对桥墩影响小,经比较采用桥面顶推复位、梁底支座调平、安装防滑移装置的措施进行桥梁纠偏,工程完工至今桥梁未见滑移。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

钢-混组合梁桥荷载横向分布系数的影响参数分析

荷载横向分布系数的准确性直接关系到多主梁钢-混组合梁桥设计的技术经济性。文章利用有限元软件计算了钢-混凝土组合梁桥的应变及挠度,通过分析组合梁抗弯刚度,分析了荷载横向分布系数的主要影响参数,获取了护栏、曲率、横梁、横坡和桥面连续层等对组合梁荷载横向分布系数的影响规律。结果表明:护栏和桥面连续层对组合梁的荷载横向分布系数影响较大,尤其是边梁,荷载横向分布系数变化可约达20%,当计入护栏影响时,桥面连续层对边梁应变分布的影响减小,而对内梁应变分布的影响增大;当曲率<1/20、横坡<4%、无横梁时,3类参数对组合梁的荷载横向分布系数影响较小。设计时保守考虑,通常忽略护栏和桥面连续层对组合梁刚度和荷载横向分布系数的影响,针对文章所提参数的影响范围,在组合梁设计时可予以参考。

丰城紫云大桥组合钢板梁设计

丰城市紫云大桥陆上引桥采用连续组合钢板梁,南岸标准段跨径布置为(34.5+2×36+3×42+2×36+34.5)m。主梁采用双主梁组合钢板梁结构,小横梁体系,梁高2.1 m。钢梁由焊接工字钢纵梁、中间小横梁以及支点横梁等组成,中支点两侧各约0.125 L范围内的钢纵梁纵向板件采用Q420qD钢,其余钢材采用Q345qD钢。桥面板采用全宽预制的预应力混凝土桥面板,湿接缝混凝土采用超高性能混凝土(UHPC),预制桥面板纵向钢筋外伸长度大于10 d,无需现场焊接或绑扎。板梁连接采用新型灌浆剪力键,钢梁与桥面板通过焊钉连接件、槽口、高强砂浆填充料、注浆孔、通气孔以及橡胶条,形成一个完全连接的整体。钢梁采用临时支架分段吊装施工,预制桥面板采用先吊装结合正弯矩区桥面板后负弯矩区桥面板的顺序铺设。对结构进行强度、稳定和变形分析,结果均满足设计要求。

某中承式钢筋混凝土箱型拱桥危桥改造技术研究

某中承式钢筋混凝土箱型拱桥,因吊杆“超期服役”,吊杆、锚头均表现出严重锈蚀的病害,且受到建设年代设计手段及设计理念的局限性制约,桥面系结构缺陷,随着交通流量及超重车辆迅速增加,桥梁处于“危险”状态。经特殊检测,采取了立即封闭交通的措施,并按照抢险救灾方式对危桥进行了维修整治,早日消除了桥梁安全隐患。

枢纽互通钢混组合箱梁施工技术研究

文章结合张家界至南充高速公路工程,详细介绍了枢纽互通主线桥钢混组合箱梁的施工技术。对于枢纽互通主线桥,在实地考察现场施工条件的基础上,要切实考虑钢混组合梁的运输及安装对交通的影响,施工难度较大,文章总结出一套切实可行的适用于枢纽互通型的钢混组合箱梁施工工艺,可为同类工程提供借鉴和参考。

梁板顶面连接钢筋保护措施的优化设计

从保护梁板顶面预埋连接钢筋的角度出发,在考虑经济性和实用性的前提下,对连接钢筋保护措施进行优化设计,提出较合理的设计方案及施工保护措施。研究结果表明:采用微改进的U形槽钢铺设梁板并架设运输轨道,可有效预防传统施工中预埋连接筋的反复破坏问题,保护效果较好;在桥梁设计中,优化调整梁板顶面门形筋的高度、位置及型式,可规避梁板架设施工对连接钢筋的破坏影响,同时,采用U形槽钢覆盖保护,可防止连接钢筋被破坏。

钢-混组合梁桥健康监测系统设计与应用

为研究健康监测技术在钢-混组合梁桥中的应用,文章以山东枣木高速东延段某简支钢-混组合梁桥为背景,重点探讨了结构健康监测系统布设方案、监测传感器和系统平台构建等,提出了钢-混组合梁桥健康监测关键指标。结果表明,该桥健康监测系统布设方案合理,监测数据能有效反映结构运营工作状态,研究成果可为中小跨径钢-混组合梁桥的健康监测提供参考。

钢管混凝土先拱后梁法系杆拱桥施工监控技术

以某高速公路连接线1-88米钢管混凝土系杆拱桥为工程依托,通过系统化监控技术手段,实现对桥梁建设过程中的系梁变形、拱肋应力、吊杆张拉力等构件的监测;通过建立Midas/Civil三维模型,对本桥进行全过程有限元模拟,然后将现场实测数据与理论模型计算值进行分析比较。对比发现,在合理的施工顺序及施工监控指导下,实测构件内力与位移与理论计算基本相符,成桥的吊杆力实测值与理论值误差在10%以内,接近设计要求。实现了设计成桥线形与索力。

金沙江特大桥钢桁加劲梁设计关键技术

四川沿江高速金沙江特大桥设计采用单跨1060 m简支钢桁加劲梁悬索桥,主缆中心距27.5 m,垂跨比1/9,吊索标准间距15 m。针对钢桁梁的立面布置、主横桁平联形式、桁架各杆件截面形式等,从结构受力、施工便利性及经济性等方面进行对比分析,最终确定大桥采用7.5 m桁高带竖杆华伦式K形平联钢桁架结构,栓焊结合连接方式,主弦杆及平联采用箱形截面,其他杆件采用H形截面;桥面系采用带小纵梁的密横梁体系正交异性钢桥面板,密横梁间距2.5 m。静、动力计算结果表明,钢桁梁强度、刚度均满足规范要求。设计采用的钢桁梁解决了桥址区运输、安装困难的问题,用钢量小,经济性突出。

基于三角形移动荷载的上承式拱桥换梁前后动力响应研究

某空腹式变截面悬链线上承式石砌拱桥桥面系纵梁病害严重,拟将空心板梁更换为钢箱梁。为研究换梁方案的合理性,采用MIDAS软件建立换梁前、后拱桥有限元模型,采用三角形移动荷载简化车辆模型,计算桥梁模态和临界速度,研究车速60、80、100 km/h时主梁关键截面的动力响应。结果表明:桥梁前4阶模态速度参数均小于1,不易发生共振;换梁前、后主梁材料和跨中位置支承形式不同,但跨中动力响应差异较小;换梁前跨中响应频率集中在桥梁第2阶固有频率,频率对应的竖向加速度频谱峰值较大,而换梁后跨中动力响应频率分布较分散,分别对应桥梁第2、5、8阶固有频率,频率对应的竖向加速度频谱峰值较小,换梁后桥梁振动形态更为多样化,有利于降低共振风险、分散能量分布、提高结构稳定性。换梁后桥梁动力响应极值均满足规范要求,且振动形态多样,空心板梁更换为钢箱梁方案合理、可行。