双层集中荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究

为揭示面向双层交通混凝土箱梁抗弯受力性能,对1/6比例腹板开孔、单箱三室混凝土箱梁模型,在弹性范围内进行了上下集中荷载抗弯受力性能试验研究.试验重点测试了不同荷载工况下的特征截面的应变分布及挠度变形;通过试验研究与分析,初步揭示了同样大小集中荷载作用在底板较顶板挠度大10%左右;截面应变分布不均匀,存在集中加载处应变较截面平均应变大20%~40%的现象.试验研究成果可为双层交通混凝土箱梁设计提供试验依据和参考.     

体外预应力RPC箱梁受弯加载试验研究

进行体外预应力RPC箱梁模型两点对称受弯加载试验,研究了荷载-挠度曲线、截面应变、裂缝分布和破坏模式等问题,并对模型梁跨中正截面抗弯承载力进行了计算分析.结果表明,模型梁属于整体受弯破坏,采用预制节段拼装的施工方法是可行的;模型梁中混凝土对开裂弯矩的贡献明显大于同类普通混凝土梁,开裂时跨中受拉区边缘RPC应变约为普通混凝土的4~6倍;采用体外预应力提高了模型梁的开裂弯矩和增加了其延性,模型梁开裂弯矩为极限弯矩的55%;开裂时梁的跨中挠度仅为跨中极限挠度的20%;体外预应力RPC箱梁进行正截面承载力计算时应考虑RPC的受拉作用,并且可参照本文算法进行设计计算.     

桥面铺装对中小跨径PC梁桥校验系数影响分析

为了研究中小跨径预应力混凝土梁桥桥面铺装层对桥梁结构荷载试验校验系数的影响,以114座预应力混凝土连续箱梁及空心板桥作样本,分别计算在不考虑桥面铺装、考虑一半铺装和考虑全部铺装下桥梁结构的横向分布系数的变化,基于不同的保证率给出了3种情况下桥梁结构应变和挠度校验系数的统计规律及统计参数,最后分析了铺装层对桥梁结构校验系数的影响程度,并提出了中小跨径预应力混凝土梁桥考虑铺装不同作用程度的常见校验系数范围.分析结果表明:混凝土铺装厚度对预应力混凝土梁桥横向分布影响很小,而对其结构校验系数的影响程度较大.对于预应力混凝土空心板桥,与不考虑混凝土铺装相比,考虑全部混凝土铺装时的应变校验系数提高约24%,挠度校验系数提高约45%;对于预应力混凝土箱梁桥,与不考虑混凝土铺装相比,考虑全部混凝土铺装时的应变校验系数提高约11%,挠度校验系数提高约21%.其结论可为同类梁桥荷载试验承载能力评定作参考.     

配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁受弯性能试验与分析

在试验的基础上,研究了1/5模型配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁在弯曲荷载作用下的受力性能,测试了构件跨中挠度及顶板、底板和沿截面高度应变大小;分析了应变在截面上的分布规律,通过现行规范公式计算对比试验结果,验证了配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁在截面高度方向上的平截面假定,并初步提出其受弯剪力滞效应设计系数.图3,表1,参5.     

混凝土薄壁箱梁变形与裂缝试验研究与分析

在混凝土薄壁箱梁模型抗弯性能全过程试验研究的基础上,重点分析了混凝土薄壁箱梁抗弯挠度变形与裂缝分布规律.通过试验证实了混凝土薄壁箱梁在正常使用极限状态下,最大裂缝宽度和跨中挠度均满足规范要求,其开裂弯矩按GB50010-2002规范公式计算与实测值吻合良好;将混凝土薄壁箱梁截面等效为工字型截面,其平均裂缝间距、最大裂缝宽度和跨中挠度验算,按GB 50010-2002规范或JTGD62-2004规范公式进行验算均与实测值吻合良好;考虑翼缘宽度折减后,其计算结果更加接近实测值,但相差在5%以内,在实际工程设计中可以不考虑其影响.图5,表3,参12.     

不同构造形式绿色混凝土叠合板受弯性能试验

为推动绿色再生类材料在叠合楼板中的应用,将不同性能要求的钢纤维增强绿色混凝土材料应用于叠合板中,研究不同构造形式所组成的钢纤维绿色混凝土叠合板受弯性能差异.开展了6块钢纤维增强绿色混凝土叠合板和2块普通混凝土叠合板足尺试件的抗弯性能对比试验.得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-跨中板底受力钢筋应变曲线及荷载-跨中板顶面混凝土压应变曲线等特征参数,对比分析了各试件的破坏机理、变形特征、裂缝分布规律.研究结果表明,钢纤维增强绿色混凝土叠合板与普通混凝土叠合板相比受弯破坏过程类似,均经历了弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段,且裂缝、挠度发展均较为充分,未有突然断裂或沿叠合面出现水平裂缝等破坏现象,均具有较好的延性;同时,不同的预制底板构造形式对叠合楼板的受弯性能也有较大影响,其中配置钢筋桁架的叠合板,尤其是附肋钢筋桁架对叠合板的受力性能有较为显著的提高;开裂荷载及极限承载力计算应考虑构造形式及不同混凝土材料预制底板对所组成叠合板受弯性能的影响.     

整跨火荷载下PC薄壁多室变宽箱梁桥的变形

针对火荷载作用下预应力混凝土薄壁多室箱梁桥的变形状况,基于温变模型和材料的热力参数,利用大型空间有限元程序ANSYS分析了三跨火荷载作用下预应力混凝土薄壁多室变宽箱梁桥的变形,研究了三跨受火、单跨加载和三跨受火、多跨加载模式,并分析了各模式三跨跨中最大挠度在单荷载比下随延火时间的变化规律。研究结果表明:整跨受火、单跨加载或多跨加载模式下,中跨跨中挠度在延火前期均下挠,延火后期有返挠和走平趋势;第一跨和第三跨的跨中挠度在整个延火期内随延火时间呈下挠趋势,均大于第二跨跨中挠度,延火前期第一跨跨中的挠度稍大于第三跨跨中的挠度,延火终期以第三跨的挠度值最为显著。三跨挠度值受箱梁的变宽结构形式、火荷载模式影响较大。     

双层均布荷载作用下混凝土悬臂箱梁抗弯性能试验研究

对大比例混凝土悬臂箱梁在弹性范围内的抗弯性能进行试验研究与分析,重点研究该混凝土悬臂箱梁的悬臂部分在双层均布荷载或单层均布荷载作用下,其荷载-挠度曲线、顶板纵向应变的横向分布情况以及顶板剪力滞系数的横向分布情况.研究结果表明：双层均布荷载或单层均布荷载作用下,支座截面处存在正剪力滞现象,离支座1/2悬臂长度截面处存在负剪力滞现象;荷载量级的增加对剪力滞系数没有影响;该混凝土悬臂箱梁在顶板均布加载作用下产生的剪力滞效应相对于其在顶板、底板同时均布加载作用下产生的剪力滞效应较为明显.     

混凝土薄壁连续箱梁剪力滞效应试验研究

对大比例长悬臂梯形截面混凝土薄壁连续箱梁在弹性范围内的剪力滞效应进行试验研究与分析,并研究在各级荷载作用下,中间支座和跨中截面荷载一挠度曲线以及翼缘混凝土应变分布规律等。考虑翼缘弯曲正应力沿宽度方向和厚度方向的不均匀性,给出翼缘等效宽度计算系数公式;根据试验结果,得到连续箱梁中间支座和跨中截面翼缘等效宽度计算系数,并和现行JTGD62-2004规范中翼缘等效宽度计算系数计算结果进行比较。研究结果表明：混凝土薄壁连续箱梁无论在中间支座处,还是在跨中截面均存在正剪力滞现象：规范连续箱梁翼缘等效计算系数公式偏于安全。     

不同组合形式下NC-UHPC组合箱梁承载能力分析

为推进超高性能混凝土(UHPC)在我国桥梁工程建设中的应用和发展,根据混凝土箱梁的组成和受力特点,提出了3种不同的NC-UHPC组合箱梁截面形式,并建立了用于混凝土箱梁空间力学分析的有限元模型。通过与解析解的对比,对模型的可靠性进行了验证。利用有限元模型对3种不同截面组合形式下桥梁结构的承载能力和变形能力进行了分析。结果表明,将箱梁的底板、顶板、腹板分别用UHPC材料代替的情况下,箱梁跨中截面顶板最大应力分别为全普通混凝土截面梁的0.97倍、1.06倍、0.98倍,箱梁跨中截面底板最大应力分别为全普通混凝土截面梁的1.05倍、0.98倍、0.97倍,箱梁跨中挠度分别为全普通混凝土截面梁的0.84倍、0.91倍、0.97倍。与全普通混凝土截面梁计算结果相比,将UHPC材料用于箱梁的底板时,桥梁跨中挠度的变化幅值最大,截面利用率最高。研究结果可为UHPC材料在箱梁结构中的应用提供一定的理论依据。     

混凝土薄壁箱梁高温冲击模式及时变效应研究

针对混凝土薄壁箱梁的耐火性能,综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的多种参数,密度、导热系数、比热容以及混凝土的初始湿度,给出含有潜热函数的高温冲击模式,利用数值模拟程序分析了火灾高温下混凝土薄壁箱梁的温度分布,研究了荷载比、保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中混凝土薄壁箱梁变形的时变效应规律.研究表明:保护层厚度、荷载比和火灾时间对混凝土薄壁箱梁挠度影响较大;增加混凝土保护层厚度,可有效提高火灾下混凝土薄壁箱梁抵抗竖向变形的能力,并且保护层厚度与挠度之间保持非线性关系;挠度随荷载比的提高呈非线性增长趋势;火灾时间越长,挠度递增幅度越大.     

预应力混凝土连续箱梁桥裂缝成因分析及其长期监测

针对在桥梁建造和使用过程中出现的因裂缝而影响工程质量的问题,通过对一座在使用初期箱梁底板出现裂缝的在役预应力混凝土连续箱梁桥的长期监测、车辆荷载试验以及有限元法模拟分析,探讨了预应力混凝土连续箱梁的裂缝成因及其裂缝对使用性能的影响.结果表明,交通运输量的迅速增长导致了桥梁实际使用荷载超过当年设计荷载,使得箱梁的横向应力超过了混凝土的抗拉强度,是预应力混凝土连续箱梁桥出现纵向裂缝的一个主要原因。     

基于修正翘曲位移函数的薄壁箱梁剪力滞效应分析

为完善薄壁箱梁剪力滞效应研究,构造余弦函数作为剪力滞效应下纵向翘曲位移分布形态的描述,考虑弯曲剪力流分布对薄壁箱梁弯曲曲率和顶底板纵向翘曲位移的影响,引入顶板悬臂板纵向翘曲位移差函数修正系数及内力平衡因子,基于能量变分法,推导了薄壁箱梁剪力滞效应作用下应力与挠度计算微分方程.针对单箱单室简支箱梁和连续箱梁算例,将理论分析方法得到的应力和挠度计算值与有限元结果和实测值进行对比分析.结果表明,按理论分析方法得到的薄壁箱梁纵向应力值不仅与有限元结果、实测值吻合良好,而且能真实地反映顶板悬臂板应力分布形态.集中荷载和均布荷载作用下,考虑剪力滞效应影响的方法使得薄壁简支箱梁跨中挠度分别增加了25. 34%和19. 22%,与有限元结果的误差分别为1. 31%和1. 83%,精度较高.该理论分析方法可以准确预测薄壁箱梁在任意荷载作用下的截面应力与挠度分布.     

折线先张法预应力工字梁受力性能试验

为克服直线先张法的预应力筋不能弯折而使桥梁跨径受限,以30 m折线先张法预应力混凝土工字梁为研究对象,研究折线先张法工字梁在弹塑性阶段的应力、变形、裂缝和承载能力,进行理论计算及静载破坏试验,并利用Midas Civil有限元软件的psc程序计算,对比静载试验与有限元模型。结果表明：在弹性阶段,荷载与混凝土应变、挠度的试验曲线均呈线性变化;跨中截面和3L/8截面为梁体应变的危险截面;加载至1～1.4倍的开裂荷载时,L/4、L/2截面挠度变化仍基本处于线性增大状态,斜率约为按弹性阶段计算的2倍;当出现第一条裂缝后,随着荷载的增加,裂缝继续向工字梁腹板延伸,跨中底板及腹板附近出现新裂缝,但未出现梁端剪切裂缝或破损现象。预应力混凝土工字梁的应力、挠度校验系数均小于1,表明折线先张法工字梁的抗弯和抗剪承载能力、强度、刚度、抗裂性均满足设计及规范要求。     

铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和裂缝宽度取值

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。     

铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和 裂缝宽度取值研究

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。     

部分充填钢箱-混凝土组合梁受力性能有限元分析

为了研究部分充填钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能,完成3根简支组合梁构件在跨中两点反向对称荷载作用下的试验.选用合适的单元类型、本构关系及破坏准则,建立以模拟试验梁为对象的非线性模型,得到相应的挠度-荷载曲线和截面应变值,模拟结果与试验结果吻合良好.通过改变梁的一些主要参数,对极限承载力和跨中挠度进行预测.分析表明:若要提高极限承载力和降低跨中挠度,可依次提高梁的配筋率,加厚底板、腹板、顶板和中隔板,也可适当提高混凝土强度.     

混凝土箱梁水化热温度徐变应变分析

针对桥梁设计中混凝土箱梁水化热温度应变难以精确分析的现象,基于预制梁场混凝土箱梁水化热温度应变现场试验,采用初应变增量有限元法建立混凝土箱梁水化热温度应变的弹性徐变理论隐式解法数值模型,分析实测水化热应变、温度徐变应变及温度弹性应变三者之间的差异,研究混凝土箱梁水化热温度应变受徐变影响的规律。研究结果表明:拆模后箱梁顶板、底板水化热温度应变均为压应变且算术平均值基本一致;混凝土箱梁顶板水化热温度应变变化速率略小于底板水化热温度应变变化速率;徐变对混凝土箱梁水化热温度应力应变影响非常大,实际应变仅约为温度弹性应变的一半,因此,早龄期混凝土结构温度弹性应力减半更符合实际情况;混凝土箱梁水化热温度应变实测数据略大于温度徐变应变计算值,说明本文数值模型可准确有效模拟箱梁水化热温度应变真实状态、有助于桥梁分析设计。     

基于刚度降低的大跨径预应力混凝土(PC)连续箱梁桥跨中挠度分析

为了研究大跨径预应力混凝土(PC)连续箱梁桥刚度降低对跨中挠度的影响。首先,通过一组小梁试验,总结了简支梁在集中力作用下的裂缝发展及分布规律;其次,建立了三个不同跨径的三跨连续箱梁桥有限元模型,采用跨中向两侧逐步降低单元刚度的方法模拟损伤,在集中力作用下跨中挠度呈现了"快速发展-缓慢增加-加速下挠"的变化规律。同时,计算了某实桥在预应力降低的条件下跨中挠度的变化情况;并提出了顶底板的预留预应力束张拉位置的建议。     

梁端约束条件对箱形梁剪力滞效应的影响

为了揭示梁端约束条件对箱形梁剪力滞效应的影响,选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,在箱形梁横截面上引入3个翘曲位移修正系数,运用能量变分法建立了关于附加挠度的控制微分方程及边界条件,导出了均布荷载作用下相应于不同梁端约束条件的箱形梁剪力滞系数和附加挠度解析解.结合数值算例,详细分析了梁端约束条件对剪力滞系数和附加挠度的影响.研究结果表明:该研究计算结果与有限元计算结果吻合良好;梁端约束程度越强,剪力滞系数横、纵向分布曲线越陡峭,剪力滞附加挠度纵向分布曲线越平缓;正、负弯矩区的剪力滞系数纵向分布规律与相应的简支箱梁和悬臂箱梁类似;与简支箱梁相比,一端固定另一端简支的箱梁和两端固定的箱梁跨中截面顶板与腹板交汇处的剪力滞系数分别增大了12.86%和25.63%,跨中截面的剪力滞附加挠度分别减小了13.79%和25.60%.