下套拱加固石拱桥复合拱圈极限承载力研究

下套拱加固石拱桥形成的复合拱圈由石块、砂浆、混凝土和钢筋四种材料组成,而且属于二次受力结构,受力复杂.采用分离模型和整体连续体模型相结合的方法,提出复合拱圈的极限承载力有限元计算方法.有限元计算结果与试验结果吻合良好,表明有限元计算方法能够反映复合拱圈的受力性能.应用该方法,对某实桥进行了分析,结果表明,复合拱圈在半跨均布活载和L/4集中活载联合作用下的破坏模式为四铰破坏,第二个铰出现时荷载已达极限荷载的77.9%.复合拱圈的极限承载力随着集中活载占总活载的比例的增大而减小,随加固层厚度和配筋率的增大而增大.加固层混凝土的强度对复合拱圈的极限承载力影响较小,因此,加固层不必采用高强混凝土.     

复合主拱圈加固石拱桥弹塑性本构关系研究

根据复合主拱圈加固石拱桥时截面以承受轴力为主,弯矩较小的受力特点,基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理,针对加固后的石拱桥,推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性复合材料的本构关系.对某复合主拱圈加固的石拱桥应用推导的本构关系,采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型,并对该本构关系进行校核检验.结果表明:采用混凝土与砌体理想弹塑性复合材料非线性计算结果和混凝土与砌体分开的两种材料非线性计算结果非常接近,复合材料非线性的计算值比两种材料非线性的计算值小,轴力小3％ ～5％,弯矩小7％～8％.给出的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固石拱桥时有足够的可靠性,可供同类桥梁结构分析应用.     

锈蚀钢筋混凝土柱承载力退化机理

为研究锈蚀钢筋混凝土柱的承载力退化机理,利用约束混凝土柱的受力特征,引入钢筋锈蚀参数,充分考虑锈蚀后混凝土截面损伤情况和受压纵筋屈曲行为,建立了箍筋锈蚀混凝土柱承载力模型,并与箍筋锈蚀混凝土柱承载力试验结果进行对比。结果表明:混凝土柱峰值应力随着箍筋锈蚀率增大有较大幅度减小,应变值略有升高,但受影响程度较小;箍筋约束能够提高混凝土核心区的承载力,约束效果随锈蚀率的升高而减弱;箍筋锈胀导致的混凝土保护层裂缝和截面损伤是承载力下降的主要原因,而非锈蚀率;对比试验结果,模型能够较准确计算承载力。     

复合主拱圈弹塑性本构关系等效方法

基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理,以复合主拱圈加固圬工拱桥的拱段为研究对象,推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性本构关系。对加固后的拱段应用推导的本构关系,采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型,并对该本构关系进行实验校核。结果表明,采用混凝土与砌体理想弹塑性本构关系,有限元数值和实测数值非常接近,有限元极限承载力数值比实测极限承载力数值小6.8%~9.2%;建立的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固圬工拱桥时可靠性较高,可供同类桥梁结构分析应用。     

复合主拱圈弹塑性本构关系等效方法

 基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理，以复合主拱圈加固圬工拱桥的拱段为研究对象，推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性本构关系。对加固后的拱段应用推导的本构关系，采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型，并对该本构关系进行实验校核。结果表明，采用混凝土与砌体理想弹塑性本构关系，有限元数值和实测数值非常接近，有限元极限承载力数值比实测极限承载力数值小6.8%～9.2%；建立的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固圬工拱桥时可靠性较高，可供同类桥梁结构分析应用。     

危旧桥加固改造技术的应用及效果分析

套拱加固技术是在原拱圈下、桥台及基础通过植筋浇筑钢筋混凝土,使套拱与原拱圈及桥台紧密结合共同受力,以阻止拱圈及桥台裂缝、变形。这种加固技术主要是利用增大受力截面,使旧拱桥整体受力均匀,达到增强整体性、提高承载力的目的。粘贴加固技术是采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板或碳纤纬布粘贴到构件的受拉区或薄弱部位表面,使之于结构物形成整体共同受力,从而起到加固增强,提高承载力和抑制裂缝发展的作用。     

超高性能混凝土剪力墙抗剪承载力分析

对超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)剪力墙在单向水平荷载作用下的受力过程进行了非线性有限元分析.重点分析了轴压比、剪跨比、暗柱纵筋配筋率、暗柱箍筋配箍率、分布钢筋配筋率等因素对UHPC剪力墙抗剪承载力的影响.结果表明:UHPC混凝土剪力墙抗剪承载力高,延性较好,值得在工程领域应用.随着轴压比的增大,承载力先增大后减小,延性大幅下降,应该严格控制轴压比;随着剪跨比增大,破坏形态发生变化,承载力减小;随着暗柱纵筋配筋率的增大,承载力增大;暗柱箍筋体积配箍率及分布钢筋的增大对承载力的影响不很明显.     

震区圆柱式桥梁墩柱配筋率取值范围分析

为研究配筋率对圆柱式钢筋混凝土桥墩延性抗震性能影响,基于实际工程项目设置多个不同纵筋率和配箍率的工况,利用有限元软件进行数值模拟,通过分析增加纵筋率后试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势,确定出试件具有较优抗震性能的纵筋率范围为0. 82%～2. 51%;通过分析不同纵筋率与配箍率相互作用对试件位移延性系数、耗能能力和刚度的变化趋势的影响可知,增大纵筋率将提高桥墩的承载力,且配箍率越大,增加纵筋率对试件极限承载力提升效果越明显。此外,墩柱纵筋率和配箍率都较低时不利于结构抗震。     

预制CFRP筋增强条加固素石板受弯性能有限元分析

为研究预制碳纤维增强复合材料(CFRP)筋增强条加固石板受弯承载力的影响机理,并基于理论提出加固石板的受弯承载力计算公式,采用有限元程序对预制CFRP筋增强条加固石板受弯性能进行非线性数值模拟.在验证有限元模型可靠性的基础上,进一步开展参数分析,研究CFRP筋直径及配筋率、增强条宽度及厚度对预制CFRP筋增强条加固石板受弯承载力的影响规律.模拟结果表明:加固石板的极限承载力随CFRP筋配筋率的增大而增大,对开裂荷载的影响较小;开裂荷载随增强条宽度及厚度的增大而增大,对极限承载力的影响较小;有限元模型能模拟构件的开裂及破坏形态,且提出的计算公式能预测构件的开裂弯矩和极限弯矩.     

基于软化拉-压杆模型钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力计算

钢骨超高强混凝土框架节点是一种新型组合结构.为计算钢骨超高强混凝土框架节点的抗剪承载力,基于钢筋混凝土框架节点软化拉-压杆模型,以钢骨和超高强混凝土为压杆,以钢骨、纵筋、箍筋为拉杆,建立了钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型,进行了框架节点抗剪承载力计算,并与试验值进行了比较,分析了轴压比和配箍率对计算值的影响.结果表明,抗剪承载力试验值与计算值的比在1.2左右,吻合较好,且计算值偏于安全;随着轴压比的增大,计算值增大;随着配箍率的增大,计算值亦增大.所提出的钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型很好地反映出轴压比和配箍率对抗剪承载力的影响.     

改造拱上结构加固双曲拱桥的技术探讨

危旧双曲拱桥改造的方法很多,如增大截面法、黏贴法、改变截面形式法等,这些方法主要针对主拱圈的加固与改造,效果也很明显.为充分发挥拱上建筑的"联合作用"的潜在能力,对双曲拱桥拱上建筑进行改造,可以达到加固双曲拱桥的目的.通过拱式拱上建筑改为梁式拱上建筑的方法加固上曲拱的探讨与实践,论述了拱上结构改造的原理、依据、方法及设计要点.该方案应用于旧桥改造中,对结构损伤小,加固效果显著,最低限度的交通影响,最低的改造费用,可取得较好的经济和社会效益.该法对广大的技术人员设计有一定的参考价值.     

双曲拱桥承载能力评估

探讨某双曲拱桥承载能力评估问题。根据双曲拱桥的主拱圈是拱桥主要受力结构的受力特点,采用ANSYS有限元分析程序,对某双曲拱桥进行受力分析和承载能力评估,具体过程为:根据该拱桥的受力特点,将拱肋与拱波形成的组合截面作为主拱圈的截面,将拱上建筑与桥面系作为集中或分布荷载作用在主拱圈上,按桥梁设计规范对拱桥施加活荷载,对桥梁进行力学性能计算,根据计算结果进行桥梁承载能力评估,计算结果表明:该桥在原设计荷载作用下,其轴力、剪力均能满足要求,拱脚及拱顶处的偏心距不满足。所以,应对该拱桥进行加固改造,以满足交通运输发展的需求。     

喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥试验研究

通过1座未加固石拱桥模型与1座带载喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥模型的破坏实验,研究了喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥的加固效果及加固计算方法.试验结果表明,在石拱桥模型达到破坏荷载70%时持载喷射60mm厚高性能水泥复合混凝土加固,石拱桥模型承载力提高幅度为25%.喷射高性能水泥复合混凝土加固石拱桥能有效提高其承载力,改善其脆性破坏的性质,是一种经济有效的石拱桥加固方法.文中所用的加固后石拱桥承载力计算方法的计算结果与实验结果吻合良好,可供工程加固设计参考使用.     

增大截面法加固石拱桥的技术应用

石拱桥是极具中华民族气息与特色的桥型,该桥型结构实用、美观．然而随着时代的变迁及交通运输业的发展,大量的石拱桥出现了各种各样的病害,很多桥甚至已发展成危桥．为改善交通状况,消除安全隐患,结合当前经济状况,加固利用旧危石拱桥是合理的．石拱桥加固的方法很多,结合工程实例重点阐述增大截面加固法加固石拱桥的基本原理、方法和步骤．     

往复荷载下配置高强钢筋桥墩滞回性能试验

 为研究配置HRB500 高强钢筋的混凝土桥墩的滞回性能, 进行了4 个混凝土桥墩试件的低周往复加载试验, 分析剪跨比、纵筋强度和箍筋强度对混凝土桥墩受力破坏形态的影响, 对比配置高强钢筋桥墩与普通钢筋桥墩, 两者滞回性能的异同。结果表明, 随着箍筋的有效约束下桥墩试件剪跨比的增加, 试件的变形能力增加, 滞回曲线更饱满, 刚度退化减缓。配置高强纵筋及高强箍筋桥墩试件的刚度退化、滞回曲线等滞回特性均优于配置普通钢筋桥墩试件, 同时提高了试件的承载能力及变形能力。     

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。     

一种基于FRP的便携式整体预制圬工拱桥结构

采用柔性纤维材料作为结构增强构件建立了一种基于FRP的新型预制圬工拱桥结构来增强结构可持续性。该结构体系不需要进行现场浇筑和使用钢筋作为配筋材料,施工中仅需要将扁平封装好的预制拱圈在现场吊装成圬工拱体即可。采用结构试验的方法对该圬工拱桥结构进行分析,分析结果表明该结构体系的承载能力和变形情况均满足现行规范的要求。     

锈蚀钢筋混凝土梁的斜截面抗剪承载能力

考虑钢筋锈蚀对受力钢筋截面面积和力学性能、钢筋与混凝土间粘结强度以及混凝土保护层厚度的影响,基于“拉、剪临界破坏”的概念和“梁-拱”共同作用的混凝土抗剪抵抗机制,建立了锈蚀无腹筋(主要指箍筋)梁的抗剪承载力公式;考虑梁中纵筋和(或)箍筋锈蚀的影响,基于箍筋与混凝土抗剪作用相互影响的机制,采用相应于有腹筋梁的无腹筋梁对抗剪强度的贡献与箍筋对抗剪强度的贡献相加的模式,建立了锈蚀有腹筋梁的抗剪强度公式.并且,对所建立的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力的理论预测进行了试验验证.