城市轻轨高架桥胶接缝预制节段箱梁的力学性能研究

研究了城市轻轨高架桥胶接缝节段预制拼装体外预应力连续箱梁正截面抗弯等力学性能.以澳门C370轻轨高架桥为工程背景,分析了VIADUCT IS20-V01段连续梁构造特点,通过建立有限元模型,选取墩顶和跨中为控制截面,研究结构在不同工况作用下的应力状态并进行承载力计算.结果表明:截面应力、正截面抗弯、斜截面抗剪和抗裂能力均满足相关规范要求;在整体升温、降温作用下,各截面剪应力非常接近,可以忽略温度荷载对截面剪应力的影响.建议:在极限承载力状态设计下,对其抗弯刚度和抗剪承载力进行折减,可为类似桥梁结构计算提供参考.     

全混凝土无背索斜拉桥的运营安全分析

为研究全混凝土无背索斜拉桥结构在超载运营时的安全状态,以某桥为背景,采用空间结构有限元数值分析方法,基于双重非线性理论对无背索斜拉桥进行极限承载力分析。在设计车道荷载作用下,通过迭代计算多倍活荷载分析了桥梁结构首次出现开裂、斜拉索应力超过安全限值直至结构形成机构而进入破坏阶段的全过程结构安全系数,并得到结构应力、变形、索力等主要力学参数的变化规律。研究表明,此桥在主跨区域满布荷载时,截面的最不利开裂荷载为2.22倍的活荷载;拉索应力满足规范要求时最不利为6.14倍的活荷载;结构破坏时的最不利荷载为12.10倍的活荷载,且车辆偏载时的安全系数均小于中载。因此,该桥在运营过程中,应重视长索的索力状态,并尽量避免主跨区域重载车辆偏载停滞。     

基于交通量调查的大跨PC箱梁跨中区段疲劳应力谱

为分析大跨径预应力混凝土(简称PC)箱梁跨中区段在车辆荷载作用下的疲劳累积损伤,以某PC连续刚构桥为例,对车辆荷载产生的疲劳应力谱进行了研究.首先,运用实桥交通量调查数据,计算得到了等效标准疲劳车的总轴重,据此从相关设计规范中选取了标准疲劳车模型.其次,运用Newmark法进行了动力时程分析,得到了标准疲劳车通过全桥时跨中截面的内力历程,并运用雨流计数法对内力历程进行了计数处理.然后,根据实桥交通量调查数据,分析了桥梁设计基准期内疲劳荷载的循环次数.最后,依据Miner线性累积损伤理论以及桥梁实际受力状况,分别确定了200万次室内疲劳试验的等效疲劳应力幅和疲劳平均应力,由此得到了由车辆荷载产生的疲劳应力谱.     

混凝土轴心受压加固结构受力分析与工程实例

在加固设计中,经常对承载力不够的钢筋混凝土柱进行加大截面加固,但都是采用最终荷载（旧荷载＋新荷载）对加固后的柱截面进行承载力设计计算,这样就忽略了加固结构的二次受力,以及原有截面应变、应力的大小对后加截面参与工作程度的影响。对混凝土加固结构进行了受力分析,并对混凝土结构加固技术规范（CECS25：90）和混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）中正截面轴心受压承载力公式进行了对比分析,提出了各自公式的可适用条件。最后,通过两个工程实例验,证了考虑加固结构二次受力加大截面加固钢筋混凝土轴心受压构件正截面承载力公式。     

混凝土受拉边倾斜变截面梁受剪承载力数值分析

为研究混凝土受拉边倾斜变截面梁在集中荷载下的抗剪性能,首先,根据目前主流混凝土等截面梁受剪承载力模型,归纳了中国建筑科学研究院有限公司和Gulsan的试验中变截面梁临界斜裂缝的特点;其次,为克服有限元程序在模拟裂缝上的不足,建立了受拉边倾斜变截面梁的预设斜裂缝有限元模型,并对变截面梁的受剪破坏过程进行了模拟分析;然后,通过分析在极限荷载时临界截面上的应力状态规律,提出了受剪承载力模型假定,采用临界截面上的受压区混凝土剪压破坏准则,建立了受剪承载力计算方法;最后,收集了国内外40根变截面梁受剪试验数据,与本文方法、我国规范方法、Gulsan方法的预测值进行了统计分析．结果表明本文方法的计算精度更高,可为工程实践和规范修订提供参考﹒     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的有限元分析

随着经济的发展,交通工具的革新,我国目前很多桥梁结构的使用条件都与设计标准差别甚大,车辆荷载的不断提高,平均车流量的不断增大,导致很多年代久远的桥梁需要提高其承载力和抗疲劳特性来适应新的交通坏境.用预应力碳纤维加固桥梁,可以不用重建新的桥梁,在原桥梁基础上进行加固增加其承载力,这个课题国内外很多学者正在研究,他们通过计算和实验,验证了施加预应力能明显提高结构承载力,延缓结构开裂.本论述利用有限元软件,对不加碳纤维、粘贴碳纤维和粘贴不同预应力级的碳纤维的相同钢筋混凝土梁进行模拟加载分析,算出了各条件下混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和极限挠度,比较结果,得出适宜的预应力值.     

重载预测模型及RC连续梁桥结构反应分析

为了解我国车辆交通量和车载水平的非平稳变化对公路桥梁承载力的影响,利用大量实测重载数据,分析了重载时间频度与荷载集度的非平稳特性,分别基于季节时间序列和RICE极值外推理论,建立了非平稳重载交通量预测模型和荷载极值模型,以实际重载交通流分布进行某实桥有限元模型加载,分析非平稳重载作用下桥梁的内力变化.研究结果表明：重载产生的跨中弯矩约为中国规范的1.21～1.55倍,美国规范的1.13～1.45倍.交通量增加后,跨中弯矩和支座负弯矩最大增幅分别为10%和22%,梁底混凝土的应力增大,最大增幅为14%.总体上,重载交通的非平稳增长使得主梁内力增加,但梁底混凝土应力大小未超出规范限值;重载在桥面的纵、横向空间分布特性对结构的内力影响较甚,在选取内力控制截面时应予以考虑.     

考虑环境变温作用的大跨桥梁疲劳损伤分析

基于桥梁健康监测系统记录的温度时程数据,研究钢箱梁顶板、底板的温度变化特征和规律,利用间接耦合法将热分析的温度数据作为体荷载施加于结构多尺度有限元模型,获得了环境变温引起的结构应力,实现了从热分析到结构应力的分析.然后,利用健康监测系统记录的应变时程数据,考察车辆荷载和环境变温所引起的应变特征的差异,提取和分离出由环境变温和车辆荷载引起的应变时程,并与模拟得到的应力时程加以对比和相互验证,在此基础上利用连续介质损伤力学理论分析车辆荷载单独作用以及车辆和环境变温交互作用所引起的桥梁累积损伤.结果表明:提出的损伤分析流程可实现桥梁关键部位在考虑环境变温和车辆荷载两种因素作用下的损伤分析.环境变温单独作用所引起的疲劳损伤很小,基本可以忽略,但两者交互作用所引起的结构疲劳损伤相对于车辆单独作用下的损伤有显著差异.在服役初期环境变温的作用并不显著,随着疲劳损伤的不断增加,这种交互作用对结构疲劳损伤累积的影响会愈发明显,即环境温度变化引起的荷载会加速结构服役中后期疲劳损伤的累积速率,进而对结构疲劳寿命产生显著影响.     

受撞钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究

对钢筋混凝土桥梁上部结构遭受超高车辆撞击后,梁的抗弯承载力问题开展理论分析与试验研究.从事故现场拆运2片主梁(1片受撞损伤最严重,1片外观基本无损伤),对这2片梁进行非线性有限元分析,分别得到它们的计算极限承载力.按正截面受弯破坏设计试验方案,据理论计算得到的极限承载力估计加载量值、确定分级荷载,逐级加载获得受撞钢筋混凝土梁的受力全过程特性和破坏形式.试验表明,受撞梁的正截面破坏始于破损位置,短期抗弯承载力计算可以只考虑构件受损程度.在现行《公桥规》的基础上,文中通过引入梁的损伤系数,给出受损梁的承载力计算公式及其结果.本文公式和研究分析结果可为受撞钢筋混凝土梁的正截面承载力计算提供依据.     

桥梁运营监测数据相关性分析及温度效应剔除

针对某重载铁路桥梁运营监测数据,获取了温度、应变及挠度的基本特征,分析了结构温度与环境温度、结构应力以及结构挠度之间的相关性。进而将运营监测数据的组成分为荷载高频段和长波低频段,采用小波变换,将二者进行分离,分别得到了由温度效应和外部荷载所引起的桥梁应力及挠度数据,结果表明：桥梁结构温度变化主要依赖于其所处的环境温度;主梁截面温度较桥墩截面温度在趋势上更符合环境温度的变化;主梁在纵桥方向上的不同位置具有一致的温度分布形式;温度对桥梁应力和挠度均具有较强的相关性;剔除温度效应得到的列车活荷载作用下桥梁结构的响应结果更为精确,可为后续桥梁运营安全分析与评估提供科学数据和参考。