Health Monitoring-Based Assessment of Reinforcement with Prestressed Steel Strand for Cable-Stayed Bridge

This paper presents the method of reinforcing main girder of reinforced concrete cable-stayed bridge with prestressed steel strands.To verify the effectiveness of external prestressed strand reinforcement method.Static load tests and health monitoring-based assessment were carried out before and after reinforcement.Field load test shows that the deflection and stress values of the main girder are reduced by 10%~20%after reinforcement,and the flexural strength and stiffness of the strengthened beam are improved.The deflection and strain data of health monitoring of the specified section are collected.The deflection of the second span is 4 mm~10 mm,the strain range of the upper edge of the second span is-10με~-40με,and the strain range of the lower edge is 30με~75με.These values show the deflection and strain values fluctuate within a prescribed range,verifying the safety of the bridge.The reinforcement method of prestressed steel strand is feasible and effective.It can provide reference basis for the application of external prestressed strand reinforcement technology in similar projects.

高速铁路大跨钢桁加劲连续刚构桥长期变形影响因素研究

为研究钢桁长度和高度以及合龙顺序和顶推力对钢桁加劲连续刚构桥长期变形的影响,以某在建钢桁加劲连续刚构桥为对象,采用有限元软件建立实体模型,考虑混凝土收缩徐变作用,对恒载作用下运营20年内的变形进行分析,系统分析钢桁长度和高度对连续刚构桥长期变形的影响程度,同时利用结构力学原理推导不同合龙顺序下的顶推力解析式,探讨合龙顺序和顶推力对连续刚构桥长期变形的影响。结果表明:钢桁长度和高度的增加均可使挠跨比下降,均能提高桥梁的整体刚度,考虑到实际结构受力及施工难度,建议钢桁长度在桥梁中跨长度的3/4~7/8范围内选择,挠跨比下降42.3%~44.1%,为避免出现设计过于保守的情况,建议钢桁高度取12 m,挠跨比下降43.8%;推导出不同合龙顺序下的顶推力解析式,只与桥墩和主梁的参数有关,计算简便、概念清晰,可指导实际工程中顶推力的确定;不同合龙顺序对钢桁加劲连续刚构桥长期变形的影响较小,施加顶推力后可明显改善钢桁加劲连续刚构桥的长期变形,建议在施工过程中采用先中后边的合龙顺序,同时施加顶推力,在运营20年时边跨和中跨最大竖向变形分别下降34.6%和34.2%。

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。

型钢剪力架增强混凝土板柱节点抗冲切试验研究

研究型钢剪力架增强钢筋混凝土板柱节点的抗冲切性能,得到型钢剪力架设计的优化方案。考虑型钢的翼缘厚度、腹板厚度、伸臂长度、锚固栓钉规格不同,设计9个板柱节点试件进行反向静力模拟加载试验,考察试件的破坏历程和破坏形态,量测节点的承载力、变形和应变等指标,调查不同设计组合对板柱节点抗冲切破坏模式和承载力的影响规律,阐明其失效破坏机制。结果表明:型钢剪力架能够提高板柱节点的抗冲切性能,改善冲切破坏的脆性特点;设置型钢翼缘、锚固栓钉能够强化节点内纵筋、型钢和混凝土的协同工作,增加型钢腹板厚度和设置翼缘均可在一定程度上提高板柱节点的抗冲切承载力和延性能力;锚固栓钉代替型钢翼缘可改善板柱节点的抗冲切承载力,但在改善延性方面的效果不如带翼缘试件;增加翼缘厚度来提升承载力存在边际效应,型钢伸臂长度太短难以发挥型钢剪力架的抗冲切增强作用。参考现有规范方法以及试验结果,提出了型钢剪力架增强混凝土板柱节点抗冲切承载力计算方法。

钢管混凝土吊杆拱桥检测评估及加固改造探讨

文中以贵州省普通国省干线公路桥梁定期检查服务QLDJ-01标段钢管混凝土吊杆拱桥为例,对该桥的检测评估及加固改造方案进行分析;针对病害情况,提出更换吊杆、增设加劲纵梁、主拱圈灌浆、拱座加固、混凝土构件缺陷修复等加固改造方案,以提高桥梁结构安全性。

横隔板含上缘过焊孔的钢桥面UHPC加固结构计算与试验研究

基于Ansys子模型技术有限元分析计算了原钢桥面与UHPC加固后组合桥面中上缘过焊孔的疲劳细节应力,其中横隔板-面板焊接细节的名义应力最大,达188.7 MPa,开裂风险极高。采用钢-UHPC组合桥面结构加固后,该细节的名义应力降至25.4 MPa,降幅达86.5%,但UHPC层最大拉应力达14.3 MPa。由此开展了不同配筋形式的钢-UHPC组合桥面结构抗弯参数试验,试验结果表明:钢筋间距为50 mm的钢-UHPC组合桥面板,其UHPC层抗裂强度达22.3 MPa,抗裂安全系数达1.56,满足实桥抗裂要求。相关研究结论可为类似钢桥面加固结构设计提供参考。

冻融循环作用对粘钢胶界面剪切性能的影响

通过钢板-混凝土的双面剪切试验,研究了冻融循环作用对粘钢混凝土双面剪切性能的影响规律及破坏特征,并分析了冻融环境下界面承载力和峰值应变的变化。结果表明:钢板-混凝土双面剪切试件在经历0次、15次、25次、40次、50次、75次、100次冻融循环后进行双面剪切试验,试件的破坏均为脆性破坏,主要破坏形式为胶体与钢板剥离、胶体与混凝土剥离两种形式。

高层型钢混凝土框筒混合结构抗震性能试验研究

[提要]为了研究高层混合结构的抗震性能,进行了一个30层型钢混凝土框架核心筒结构模型的拟静力试验,结构层2为转换层,模型缩尺比例为1∶10。介绍了模型设计、试验概况和主要试验结果。试验发现:型钢混凝土框架与核心筒的协同作用,使整体结构有较高的承载力,也具有一定的延性,抗震性能较好;结构未发生层剪切破坏,最终破坏模式是在倾覆力矩作用下底部核心筒受拉墙肢及受拉侧外框柱拉断。

钢骨混凝土异形柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为了研究钢骨混凝土异形柱-钢梁节点的抗震性能,进行了4个T形钢骨混凝土柱-钢梁节点和4个L形钢骨混凝土柱-钢梁节点的拟静力试验。试验考虑了混凝土强度等级、核心区配箍率和轴压比等参数的影响,对骨架曲线、承载力、核心区剪切变形、延性和耗能能力等抗震性能指标进行了分析。结果表明,在低周往复荷载作用下,钢骨混凝土异形柱-钢梁框架节点滞回曲线饱满,表现出良好的延性性能和耗能能力,典型破坏形态为节点核心区剪切斜压破坏和节点区焊缝失效破坏;高轴压力下节点具有较高的承载能力但延性性能降低;混凝土强度越高,节点承载能力越大,但延性性能越差;增大核心区配箍率对试件的延性和承载力有明显的提高,并能改善试件屈服后的耗能能力。

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。

刚性悬索加劲钢桁梁桥特殊节点模型试验

为研究刚性悬索加劲钢桁梁桥刚性悬索与桁梁上弦杆的连接处特殊节点的力学行为,结合东莞市东江大桥,采用1∶2的几何缩尺比例,对其特殊节点S25进行了模型试验研究,并进行了详细的空间有限元分析。模型试验结果表明:节点区域最大应力在材料的设计容许应力范围内,从而验证了节点设计的安全性与可靠性。试验结果对东莞市东江大桥的建设有重要的指导作用,也为工程节点设计提供了重要依据。

实腹式型钢混凝土异形柱边框架抗震性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土(SRC)异形柱边框架的抗震性能,对1榀两跨三层的框架模型进行低周反复荷加载试验。观察结构的受力过程及破坏形态,并分析结构的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性、耗能及刚度退化等力学特性。结果表明:实腹式SRC异形柱边框架破坏时形成梁铰机制,符合"强柱弱梁"的要求;滞回曲线饱满,刚度退化小;破坏时,等效黏滞阻尼系数和位移延性系数分别大于0.24和5.3;弹塑性极限层间位移角大于抗震规范规定的限值,抗倒塌能力强。实腹式SRC异形柱边框架显示出良好的抗震性能,可以应用于高抗震设防烈度区的建筑以及高层建筑中。

型钢混凝土异形柱框架节点承载力试验研究

为研究型钢混凝土异形柱框架节点的破坏形态和承载力,采用柱端加载的方式对9个中间层边节点、4个角节点和4个中节点进行低周反复荷载试验。观察各类型节点的受力过程和破坏形态,分析节点区水平箍筋、水平腹杆和型钢腹板的应变分布规律以及节点的受力机理。结果表明,型钢混凝土异形柱框架节点典型的破坏形态为节点区剪切斜压破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对试验数据的回归分析,得到节点在弯剪作用下的受剪承载力以及在剪扭作用下受剪及受扭承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。最后给出节点的设计建议。

波纹钢腹板连续刚构桥扭转与畸变的试验研究

设计制作3跨单箱单室变截面波纹钢腹板连续刚构桥和等效的普通混凝土腹板连续刚构桥的模型,通过2个模型桥的扭转与畸变对比试验,从挠度、沿梁高度方向的翘曲应变、箱梁混凝土顶底板的翘曲应力和波纹钢腹板的翘曲剪应力4个方面,分析波纹钢腹板连续刚构桥和普通混凝土腹板连续刚构桥的扭转和畸变特点。结果表明:波纹钢腹板连续刚构桥的抵抗扭转和畸变能力比普通混凝土腹板连续刚构桥弱,但强于波纹钢腹板简支箱梁桥;墩梁固结提高了波纹钢腹板箱梁的整体抗扭能力,且箱梁各截面的抗扭转和畸变能力与该截面距墩顶墩梁结合处的距离有关,距离越近,截面抵抗扭转和畸变的能力越强,反之越弱;计算波纹钢腹板箱梁在偏载作用下的挠度和应力时,要考虑扭转和畸变的影响。

内衬混凝土对波形钢腹板刚构桥扭转和畸变性能的影响

设计制作了2座3跨单箱单室变截面波形钢腹板连续刚构桥模型(有和无内衬混凝土条件下各1座),通过模型的静载试验和有限元分析,研究内衬混凝土对波形钢腹板连续刚构桥扭转和畸变性能的影响。结果表明:内衬混凝土能够提高波形钢腹板箱梁的抗弯刚度和抗扭刚度,并且抑制偏心荷载作用下的扭转效应以及纵向翘曲效应;波形钢腹板刚构桥的挠度、偏载系数、纵向应力及纵向翘曲应力均随内衬混凝土长度、厚度的增加而减小;相同混凝土体积条件下,增加内衬混凝土的长度比增加厚度对波形钢腹板刚构桥扭转和畸变的改善效果更为明显。

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%。

钢纤维混凝土局部增强桥墩抗震性能试验研究

为分析钢纤维体积率、钢纤维混凝土增强区域长度以及配箍率等因素对钢纤维混凝土桥墩抗震性能的影响,对考虑以上三个设计参量的八个桥墩试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,并探讨了钢纤维混凝土桥墩试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能和耗能能力等抗震性能。结果表明:钢纤维体积率为1.0%的桥墩试件较其他体积率的试件承载力更大,滞回曲线相对更加饱满,延性性能更好;钢纤维可以代替部分箍筋作用,在较低配箍率下保持良好的抗震能力;在桥墩潜在塑性铰区域局部合理地采用钢纤维混凝土,可达到与桥墩整体采用钢纤维混凝土相近的极限承载力、刚度、延性和耗能能力。最后提出了简化计算公式用以估算在单柱式桥墩中局部使用钢纤维混凝土的合理长度,并通过试验结果验证了其精度。

低周反复荷载下型钢再生混凝土框架中节点抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土框架中节点的破坏特征和抗震性能,进行4榀粗骨料取代率分别为0%、30%、70%、100%的1∶2.5模型试件的低周反复加载试验,观察其破坏形态和受力特点,对框架中节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、层间位移角、延性以及耗能能力等力学性能进行分析研究。结果表明:型钢再生混凝土框架中节点的典型破坏形态是节点核心区剪切斜压破坏;荷载-位移滞回曲线饱满,位移延性系数介于3.95~4.88;弹塑性极限位移角约为1/19~1/26;破坏时节点的等效黏滞阻尼系数介于0.322~0.335;随着再生粗骨料取代率的增加,型钢再生混凝土框架中节点的抗剪承载力和耗能能力有所降低,延性减小。但是相对于普通型钢混凝土框架中节点而言抗震性能降低不大。

某钢管混凝土框架-核心筒结构振动台模型试验

某钢管混凝土框架-核心筒结构高264 m,抗侧力体系由钢管混凝土外框架、钢板混凝土组合剪力墙和伸臂桁架3个部分组成。为了解此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点,对该结构进行了1/30缩尺模型模拟地震振动台试验。通过分析模型结构在8度多遇、基本、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的动力特性,对模型结构和原型结构的破坏模式、层间位移、楼层剪力等动力反应进行研究。结合大型通用有限元分析软件ETABS和ANSYS的分析结果,对原型结构的抗震设计提出了改进建议。研究结果表明:原型结构能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准,即使在9度罕遇特大地震作用下,仍然表现出优良的抗震性能。

型钢混凝土异形柱中框架和边框架抗震性能试验对比分析

为对比空间位置不同的型钢混凝土(SRC)异形柱框架的抗震性能,各设计1榀边框架和中框架进行低周反复加载试验,获得其破坏形态,分析其滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能能力、刚度和型钢应变等特性.结果表明:SRC异形柱框架符合"强柱弱梁、强构件弱节点"的抗震设计要求,滞回曲线饱满,延性好,耗能能力强;与边框架相比,SRC异形柱中框架具有更高的承载力、更强的耗能能力和更大的初始刚度,但两者的延性比较接近,刚度退化速度相差不大.