组合桥面板U肋对接焊缝疲劳破坏及修复方法试验

为了研究弯折U形肋组合桥面板的疲劳性能以及疲劳开裂后的修补方法,对一个带连续弯折U形肋的组合桥面板试件进行了前后两次疲劳试验研究.首先对初始采用无衬垫对接焊缝的试件进行疲劳加载直到焊缝开裂;然后在开裂处采用带衬垫的对接焊缝加固,再次进行疲劳加载直到破坏.研究了组合桥面板疲劳破坏形态、开裂处疲劳强度评定、疲劳裂缝修复方法及修复后的疲劳性能.试验结果表明:在反复荷载作用下无衬垫单面焊的对接焊缝是正交异性组合桥面板的薄弱处,首先发生疲劳裂纹,采用带衬垫的熔透对接焊缝对开裂处进行修补,能起到较好的补强效果.     

钢-薄层UHPC轻型组合桥面结构抗弯疲劳及剩余承载力试验研究

为探明栓钉间距对钢-UHPC轻型组合桥面结构受力性能的影响规律,完成了3个钢-UHPC组合梁试件变幅疲劳试验,主要试验变量为栓钉间距（100 mm、150 mm、300 mm）.在疲劳试验中,重点考察了栓钉间距对轻型组合桥面结构疲劳性能的影响,并关注了栓钉焊趾处钢面板受拉-短栓钉受剪耦合作用下的疲劳性能;而在疲劳后的剩余承载力试验中,探明了栓钉间距对疲劳后UHPC裂缝发展规律及抗弯承载力的影响.疲劳试验结果表明,当栓钉间距为300 mm时,单位荷载下的钢-UHPC界面滑移明显高于其他两个试件,但在疲劳加载过程中,界面滑移增长并不明显;对于U肋受压区底板应变,当栓钉间距为100 mm和150 mm时,整个疲劳试验过程无明显变化,而当栓钉间距为300 mm时,应变呈现微小的增大趋势;为分析试件中栓钉根部的钢面板拉-剪耦合疲劳受力状态,基于《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》（JTG/T D64-01—2015）中的计算方法进行了分析,结果表明,该方法能够获得偏保守的计算结果.此外,疲劳后的剩余承载力试验表明,栓钉间距越小,试件的塑性变形能力越强,截面的抗弯承载力相应提高.分别按弹塑性理论和塑性理论计算了试件的剩余承载力,发现试件虽然经历了疲劳加载,但测承载力仍大于计算承载力,且基于塑性理论的计算结果更接近实测结果.     

组合桥面板U肋螺栓接头疲劳受力性能

针对组合桥面板受力特点,采用一种宽口U肋,设计制作了1个足尺试件,通过疲劳加载试验检验U肋螺栓接头的受力性能,并通过有限元模型对接头受力进行了分析。试验结果显示,开裂源于母板栓孔边缘并最终裂透至手孔。有限元分析表明,母板的头排栓孔附近,距孔边缘约1/3孔径处应力集中明显,集中系数约为2.5;手孔形状、拼接板厚度及栓孔大小对母板栓孔应力集中影响很小;相较8 mm厚U肋的组合板或常规钢桥面板,该组合板的接头母板栓孔受力要大许多,但其疲劳强度也满足规范要求。     

桥面板疲劳试验系统设计

为检测加固的桥面板的疲劳寿命,设计以电液伺服系统为核心的桥面板加固疲劳试验系统。采用电液伺服技术实现主机设计,结合PID+F调节控制算法,解决大型试件在进行动态疲劳试验时因材料性能变化而造成的控制不稳定性。试验系统采用WinPWS测控软件,实现无人值班自动存储数据,控制模式实现平滑无扰切换。该系统已经成功应用于工业测试,具有抗干扰能力强,动、静态控制性能稳定等优点。     

带开孔板连接件的压型钢板‒混凝土组合桥面板疲劳性能试验研究

为研究带开孔板连接件（PBL连接件）的压型钢板?混凝土组合桥面板的疲劳性能,设计制作了1块连续组合桥面板试件,试件长9.25 m,宽1.5 m,最大混凝土板厚24 cm,压型钢板厚3 mm;开展了单点变幅疲劳加载和间隔性的静力加载试验,测试了试件的跨中挠度、钢底板和负弯矩区钢筋应变,观测了负弯矩区混凝土裂缝的分布与发展,测量了最大裂缝宽度,得到了组合桥面板试件受力性能随疲劳加载次数增加而退化的过程以及和试件的疲劳破坏形态。试验结果表明：组合桥面板试件的受力性能随着疲劳加载次数的增加而发生退化;在经过累计600万次疲劳加载后试件未发生破坏,表明其具有较好的抗疲劳性能;组合桥面板试件最终的疲劳破坏形态为跨中截面钢底板断裂破坏,裂纹最先萌生于PBL连接件与钢底板焊接位置,同时静载下负弯矩区混凝土的最大裂缝宽度达到了0.2 mm,利用线性损伤准则分析了已有的S-N（应力幅?循环次数）曲线对组合桥面板的适用性。     

钢-UHPC轻型组合桥面板实桥试验研究

钢-UHPC轻型组合桥面板是一种由正交异性桥面与密集配筋的UHPC薄层通过剪力钉连接而成的新型桥面结构.为研究UHPC层对钢-UHPC轻型组合桥面结构性能的影响,以枫溪大桥为工程背景,研究正交异性钢桥面常见疲劳细节在铺设UHPC层前、后的应力幅变化.首先通过整体有限元模型确定测点位置以及加载范围,然后根据加载方案分别在铺设UHPC层前后采用三轴加载车进行低速加载试验,同时采集并整理正交异性钢桥面常见疲劳细节应力响应试验数据,最后建立了节段有限元模型并与实测结果进行对比分析.试验结果表明:铺设UHPC层后,常见疲劳细节应力响应均有明显降低,其中面板上的细节(纵肋-面板焊缝、面板对接焊缝、面板-横隔板-纵肋交叉焊缝面板位置)应力幅降幅比例最大,高达75%～90%;其次为纵肋上疲劳细节(纵肋底部对接焊缝、纵肋-横隔板焊缝焊缝端部位置、面板-横隔板-纵肋交叉焊缝纵肋位置)应力降幅约为65%～80%;最后为横隔板上疲劳细节(横隔板弧形切口、横隔板弧形切口起点位置、面板-横隔板-纵肋交叉焊缝横隔板位置)应力降幅约为20%～50%.同时,随疲劳细节与顶面距离的减小,UHPC层对细节应力降幅的贡献明显增大.有限元模型结果与实测结果吻合较好,也得出了相似的规律.本文实测结果为推广钢-UHPC轻型组合桥面的应用提供了最直接的数据参考.     

带组合桥面板的组合梁受弯承载能力试验

为研究带钢板—混凝土组合桥面板的组合梁在承受正弯矩和负弯矩的受弯承载能力及受力性能,进行了两个带组合桥面板组合梁试件的两点对称集中加载静力试验研究,两个试件分别按承受正弯矩和承受负弯矩两种情况设计,在试验中主要考察组合梁纯弯段的破坏形态、破坏机制和极限承载能力.研究结果表明,按承受正弯矩和负弯矩设计的两个组合梁试件中上...     

钢桥面板疲劳剩余寿命评估方法探讨

钢桥面板的疲劳是影响其使用寿命的关键因素之一。本文简要论述了目前对钢桥面板进行疲劳剩余寿命评估的主要方法,对各种方法的优缺点和适用性进行了分析,可为选择适合的评估方法提供指导。     

淮南孔李淮河大桥波形钢组合桥面板推出试验研究

为研究波形钢-混凝土组合桥面板推出试验中剪力钉的性能,以安徽省淮南孔李淮河大桥桥面板为研究对象,首先利用通用有限元程序ABAQUS建立了推出试件的三维有限元模型.考虑材料和几何非线性,剪力钉通过波形钢板焊接到梁上,波形钢板的板肋与梁的轴线平行.在有限元模型中,通过假设它们之间的适当接触,实现了试验过程中所产生的波形钢板...     

钢筋混凝土桥面板疲劳寿命评估

为确保桥梁使用安全,对混凝土桥面板进行疲劳寿命评估十分迫切.基于疲劳损伤累积理论和混凝土桥面板车轮移动疲劳加载下试验数据,并引入模型相关系数,用来考虑桥面板实际寿命和试验寿命的差异,建立了混凝土桥面板疲劳寿命预测模型,对混凝土桥面板的疲劳寿命进行评估.分析比较了采用英国BS5400、欧洲规范Eurocode和美国AASHTO规范中标准疲劳车评价混凝土桥面板疲劳寿命的差异性,以及车辆超载对桥面板使用寿命的影响.计算结果表明:疲劳标准车技术参数对混凝土桥面板的疲劳寿命影响较大,应研发适用于桥面板疲劳分析的车辆荷载模型;在没有实桥调查数据情况下,建议优先采用BS5400规定的车轮活载频谱值;当车辆超载20％以上时桥面板寿命下降显著,超载40％以上时桥面板寿命将低于10年,因此在桥梁运营中应严格禁止超载20％以上车辆的通行.     

450级大U肋正交异性组合桥面板静力力学性能

为了研究大U肋正交异性组合桥面板的静力力学性能,以U肋开口宽为450mm的正交异性钢桥面作为研究对象,引入超高性能混凝土,设计制作了两个足尺的大U肋正交异性超高性能混凝土组合桥面板,通过静力加载试验测试了大U肋正交异性组合桥面板的承载能力、破坏形态及主要截面上的应变;在此基础上,建立基于UHPC塑性损伤的有限元模型展开参数化分析。试验结果表明：大U肋正交异性组合桥面板的U肋厚度由8mm提升到10mm,屈服荷载与极限承载力提升了24.86%与47.48%,纯弯段混凝土裂缝数量减少,裂缝间距增大,加劲肋厚度的改变对于结构静力性能的影响主要体现在结构的非线性阶段。参数化分析结果表明：改变450级大U肋截面构造尺寸对结构屈曲变形能力有不同程度的影响,顶板厚度的改变对结构极限状态时的安全系数影响较小,提高U肋厚度可以大幅提高结构安全储备。依据试验结果与有限元分析提出了450级大U肋钢-UHPC组合桥面板的屈曲折减系数经验公式,该系数同U肋高厚比与U肋底板宽厚比更为相关。     

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.     

超高性能混凝土组合桥面板集群化短焊钉抗疲劳特性

进行4个单钉和2个群钉疲劳推出试验,将短焊钉疲劳寿命与国内外规范中的焊钉S-N曲线进行比较,并结合塑性损伤有限元模型展开分析。结果表明：短焊钉疲劳破坏表现为根部剪断和周围超高性能混凝土（UHPC）局部压溃;集群化短焊钉疲劳寿命较单钉减少26.9%,在疲劳加载过程中抗剪刚度退化显著快于单钉,当加载次数达到疲劳寿命的12.0%附近时,抗剪刚度比减小至16%左右;AASHTO规范有较大的安全储备,相比之下日本规范（JSCE）与试验结果最为接近,安全富余较少。此外,疲劳荷载下集群化短焊钉根部循环应变幅大于单钉,而且周边UHPC的塑性损伤累积分布更大。     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

焊钉布置对钢-超高性能混凝土组合桥面板收缩效应影响

为探究不同焊钉布置对钢?超高性能混凝土（UHPC）组合桥面板收缩效应的影响规律,进行了常温养护条件下焊钉间距分别为200 mm和300 mm的足尺节段组合桥面板收缩监测试验,并利用有限元分析软件对试验模型进行了收缩模拟,在此基础上开展了不同焊钉间距下组合桥面板收缩效应的参数化分析。试验监测结果表明：试验中UHPC初凝时间约为17 h。钢?UHPC组合桥面板边缘区域UHPC收缩量较中心区域更大,前72 h最大收缩量约为450×10⁶;当焊钉间距从200 mm增加到300 mm后,UHPC受整体约束减弱,其中钢板约束作用下降,最大压应变减小约51.6 %;钢筋约束作用增强,最大压应变值增加约42.9 %。有限元分析表明：UHPC与钢板端部界面处应变差增加20.9 %,滑移最大处焊钉剪应力增加64.7 %。参数化分析可知：当焊钉间距从100 mm增加至400 mm时,跨中UHPC拉应力减小3.7 %;跨中钢板压应力减小17.8 %,钢筋压应力增加86.3 %。以上结果表明焊钉间距增加使钢与UHPC之间组合作用减弱的同时,引起了结构次内力的分布变化,UHPC与钢结构的次内力减小,钢筋承担的约束作用增强,压应力增大。适当地增加焊钉间距可以减小收缩引起UHPC拉应力和钢结构次内力,但需要注意组合作用减弱对力学性能的影响。     

FRP桥面板结构特点与实例

该文分析比较了目前国际上广泛应用的2类FRP桥面板——拉挤型材黏合结构FRP桥面板和夹芯FRP桥面板的结构特点,并以欧洲第一座复合材料高速公路桥West Mill桥为例。对FRP桥面板的力学特性、结构优化和加工工艺等进行了详细的介绍和分析。     

预制UHPC-NC板组合湿接缝抗弯性能试验研究

针对沿海浪溅区UHPC-NC组合板桥梁湿接缝薄弱问题,设计并制作了两块不同构造的组合接缝板（菱形企口接缝JF-L与倒T形接缝JF-T）,开展了受弯性能试验并进行界面应力分析,得到组合板湿接缝从开裂到破坏的全过程力学响应,并根据本文试验和文献统计数据,推导了UHPC-UHPC接缝界面开裂荷载计算公式. 结果表明：两块接缝板均发生弯剪破坏,由于接缝界面存在加密钢筋,剪跨段存在纵筋配筋率变化截面,钢筋在该变化截面拉断;两块组合接缝板开裂荷载和极限破坏荷载基本相同,抗裂性能由接缝界面性能控制,不同构造对湿接缝的抗弯性能影响不大;JF-L与JF-T试件的名义开裂应力分别为4.71 MPa和4.74 MPa,满足沿海浪溅区桥梁正常使用要求;JF-L试件裂缝数量更多,但裂缝发展速度较慢,JF-T试件UHPC-NC界面未开裂,具有更高的延性和抗裂性能. 提出UHPC湿接缝开裂荷载计算公式并与本文和相关文献试验结果进行对比,验证其适用性. 实际工程中,推荐采用更方便预制和施工的菱形企口湿接缝构造形式.