空心板梁桥铰缝疲劳损伤试验及评估方法研究

为研究混凝土空心板梁桥铰缝在疲劳荷载作用下的损伤规律,设计了三梁两铰缝结构体系的疲劳试验。对板梁挠度、裂缝开展、铰缝两侧的挠度差以及横向开合等进行了分析,提出了可以评价铰缝损伤状态的损伤系数,并在实际桥梁上进行了应用与分析。研究结果表明：在疲劳荷载作用下,铰缝性能劣化以及梁体的刚度退化趋势均具有“快-慢-快”的特点。在约15%的寿命周期中,铰缝开始全线渗水,但铰缝横向传力能力仍较强;在此以后约75%的寿命周期中,铰缝损伤发展较缓慢;在最后约10%的寿命周期里,铰缝传力能力快速下降,梁体损伤迅速,铰缝接近失效。通过对实际桥梁进行试验验证,证明所提损伤系数评价铰缝所处的损伤状态是可行且有效的。     

预应力混凝土空心板梁静力荷载试验分析

本文进行了跨径为20m的预应力混凝土空心板静力载荷试验,对梁的整体挠度、梁截面应变以及抗裂性试验数据进行了详细分析。结果表明：（1）该梁的刚度满足设计要求;（2）实测应变沿截面高度呈线形变化,符合平截面假定;应力校验系数为0.562,满足试验规范的要求;（3）在最大级试验荷载作用下,未发现有横向裂缝产生,试验空心板梁满足设计要求。     

空心板梁桥铰缝病害分析和维修方法研究

通过对上海市绕城高速南段42座空心板梁桥铰缝典型病害的分析,总结了简支空心板铰缝破坏的病害特征,并结合病害特征综合分析铰缝损坏的原因。进一步对铰缝破坏的维修工艺进行研究,提出一种合理的铰缝维修方法,并通过维修前后板梁外观特征的检查和相邻板梁挠度差的定量测试对铰缝的维修效果进行评定,证明了该方法的有效性。从而为高速公路的简支空心板梁铰缝维修提供参考和建议。     

装配式空心板梁桥铰缝损伤评估方法

目的推导一种装配式空心板桥铰缝损伤后跨中截面荷载横向分布系数的计算方法,解决装配式空心板梁桥铰缝损伤程度量化评估问题.方法基于传统铰接板梁法理论,以铰缝抗剪刚度的大小来表征铰缝的损伤程度,引入了一个空心板铰缝协同工作系数φ,并建立了其与铰缝抗剪刚度的模型关系以及与铰缝剪力抗力值、剪力效应值的功能函数关系,从而在正则方程中考虑铰缝损伤对荷载横向分布系数的影响,得到装配式空心板梁桥铰缝损伤的评估模型,计算其跨中截面荷载横向分布系数,并与实桥数据、有限元法(ANSYS)及传统铰接板梁法的计算结果进行对比.结果铰接板梁法计算结果与实桥数据相比其相对误差在5.9%～20.5%;ANSYS有限元法计算结果误差在2.7%～4.4%;修正铰接板梁法计算结果最大相对误差仅为2.7%.结论量化评估方法能够较好地适用于装配式空心板梁桥荷载横向分布系数的计算,计算结果与实桥数据较为接近,为实际工程中装配式空心板梁桥受力状况的评估可提供参考.     

开孔钢板铰缝连接构造推出试验与数值模拟

目的针对公路空心板混凝土铰缝易损坏现象,提出了开孔钢板连接构造,从而解决混凝土铰缝破坏后单板受力的安全问题.方法通过铰缝结构的推出试验,并观察试件的破坏过程和破坏形态,分析开孔板铰缝连接构造的破坏机理;针对铰缝结构的抗剪性能,采用有限元与推出试验相结合的方法,对开孔板铰缝连接构造进行数值模拟.结果在试验荷载刚开始作用于试件时,由于本身静摩擦力存在,结合面未发生滑移;随着荷载增加,结合面内部开始产生微裂纹,并逐步形成较大裂缝,开孔板、贯穿钢筋、混凝土榫及铰缝结合面共同承受外荷载;铰缝结合面产生贯穿裂缝,界面剪力完全由开孔板、钢筋混凝土榫承担,直至完全破坏.结论推出试验荷载-滑移曲线及试件的破坏形态验证了数值模拟方法的正确性,可为进一步对该新型结构抗剪性能及计算方法研究提供依据.     

预应力空心板梁静载试验与分析研究

静载试验是评定梁板能否安全使用的主要手段。结合徐家城大桥预应力空心板梁静载试验,介绍了20 m预应力空心板梁静载试验方法、试验结果分析,并将试验成果与理论计算对比分析,检验其结构性能和施工质量是否满足设计要求。     

CFST柱—RC环扁梁节点性能试验

进行了钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）环扁梁节点的静载和低周反复荷载试验,分析了节点的破坏形态、延性、耗能能力等性能。试验结果表明,钢管混凝土核心区未发生屈服破坏情况;对于静载,塑性铰产生于扁梁和环扁梁交界处,对于低周反复荷载,塑性铰产生于环扁梁上;环扁梁与钢管混凝土柱间未发现明显滑移现象。节点连接可靠,具有较好的延性以及耗能能力,能够满足延性抗震设计要求。     

空心板梁底板纵向裂缝对板梁使用性能影响分析

先张法空心板梁底板纵向裂缝病害较为多发,本文中以16m板梁为例,采用有限元分析手段,对底板贯通开裂后的板梁使用性能进行研究,最后得出纵向裂缝开展程度、铰缝损伤程度对底板预压应力以及顶板横向受力的影响。     

基于损伤模型的聚碳酸酯板桥异常裂缝成因分析及处置

预应力钢筋混凝土简支板桥由于自身结构简单、便于施工、较强的适应性以及较为经济等优点,如今仍被用作桥梁首选的桥型设计之一。但其也存在一些不足之处,许多桥梁在通车不久就相继出现不同的病害,其中梁板横向裂缝与纵向裂缝病害较为常见,将会对桥梁结构的安全性及耐久性产生较大影响。以一个先张法预应力混凝土空心板桥梁作为依托工程,分析了该桥梁端异常横缝产生的原因,通过有限元分析软件ABAQUS建立单梁的1/4模型进行分析,探讨预应力空心板梁在超载及预应力逐渐损失的情况下,对梁端产生横向裂缝的影响。结果表明:随着荷载的增大和预应力的不断损失,梁端附近混凝土损伤较为严重,且应力应变最先达到最大,先于其他部位出现开裂。在此基础上,通过TRM加固方法对损伤梁进行加固处理,整体承载能力显著提高,破坏形态明显改善。     

冲击压裂缩尺混凝土试件室内实验研究

通过对缩尺混凝土板体在冲击荷载作用下的破坏行为进行研究分析,实现对室外冲击的模拟。试验以几何相似为准则,采用类落锤装置提供冲击荷载,通过控制落锤冲击次数,对缩尺板体进行固定位置的冲击破坏,并运用动态观测技术对试件上不同测试点进行观测,以达到研究板体破坏特性的目的。实验表明,冲击压裂合适尺寸的缩尺混凝土板体能够很好地模拟冲击破碎情况;在板体未破坏之前,测试点最大应变响应值与冲击次数呈现出线性的增长;当板体区域刚开始发生结构变化时,变化区的测试点应变响应就会达到其测试峰值;板角,板边和板中对角线上的测试点的应变响应增减量变化与测试区域的破坏状态有关。     

竖向荷载下分布式连接全装配RC楼盖横板向受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向受力性能,进行了6个足尺DCPCD试件和2个现浇试件在竖向均布荷载下的静载试验,分析了试件的破坏模式、挠曲变形和应变发展规律.结果表明,DCPCD板缝连接件传力性能良好,试件弯曲刚度小于现浇试件,没有明显的塑性工作阶段,且较早进入弹塑性.DCPCD横板向挠曲变形以板缝变...     

基于协同工作系数的空心板桥铰缝性能评估

为量化评估混凝土空心板桥铰缝性能,采用Midas软件建立19.6 m跨径的空心板桥有限元模型,对跨中部位不同损伤程度的铰缝进行数值模拟,得到相应工况下板梁的横向分布影响线,提出基于铰缝协同工作系数的铰缝性能判别方法,可将铰缝状态划分为完好、轻微损伤、中等损伤、严重损伤、完全失效等5个等级.同时建立了铰缝协同工作系数与损伤度、错台、开合及挠度比等指标的数学模型,应用于实际桥梁的铰缝性能评估.     

空心板铰缝结构耐用性能的试验研究

针对铰缝结构的经时耐用性能缺少有效的定量评价方法,造成铰缝部位成为桥梁结构设计和桥梁服役管理的盲区这一问题,基于试验研究定义了空心板铰缝协同工作系数,用空心板铰缝协同工作系数来评价铰缝结构对相邻空心板协同工作程度．在此基础上,建立了相应的回归计算模型,通过引入铰缝钢筋锈蚀率随时间变化的计算公式,建立了空心板铰缝协同工作系数随时间变化的计算公式．对常用的深、中、浅3种空心板铰缝形式的经时耐用性能进行了评价．结果表明：深、中、浅的排序逐渐恶化;浅、中2种铰缝结构的服役寿命相近,除冰盐环境下不同跨度的空心板梁桥的使用年限大致在3～6a波动;深铰缝结构的抗蚀能力较强,不同跨度的空心板梁桥的使用年限大致在6～29a波动．     

重载铁路8m低高度钢筋混凝土板梁疲劳性能试验研究

为深入了解重载列车对既有铁路8 m低高度钢筋混凝土板梁疲劳性能的影响,对5根缩尺模型梁进行静力和等幅疲劳荷载试验研究。研究结果表明,梁内钢筋发生疲劳脆断后试验梁仍有较高的剩余承载力,且试验梁纯弯段裂缝宽度、混凝土及钢筋残余应变随疲劳作用次数增加呈"快速变化-缓慢变化"的两阶段变化特征。将本次试验及文献中的试验数据与国内外已有变形钢筋疲劳S-N曲线进行对比分析,进而提出更具参考价值的钢筋疲劳S-N曲线。     

无粘结与有粘结混合双向预应力空心板梁体系的试验研究

无粘结与有粘结混合双向预应力空心板梁体系(以下简称UPH预制空心板梁体系)是一种新型的装配整体式楼盖体系.通过对其体系进行正常使用极限状态下的荷载试验,从梁板的挠度变化与混凝土的应力应变方面对整个体系进行了分析与研究,为UPH预应力空心板梁体系的理论研究提供试验依据.     

基于层间接触的空心板梁及桥面铺装在双轴移动荷载下的力学响应分析

目的研究考虑铺装层间接触的桥面铺装及空心板梁在双轴移动荷载下的受力状态,以解决混凝土桥梁在桥面铺装设计时对铺装层之间的关系状态考虑不全面的问题.方法采用ABAQUS有限元软件建立含有沥青铺装层、粘结层、混凝土调平层、空心板及铰缝的数值模型,利用子程序模拟行车移动载荷,设置库仑接触摩擦建立层间接触,考虑不同荷位、层间摩擦系数对空心板梁及桥面铺装的影响.结果铺装层间最大水平接触力出现在梁端区域;铰缝与空心板的挠度相差10%,应力在轮载附近处变化较大;沥青铺装与粘结层间接触摩擦应力为0.209 3 MPa,大于混凝土铺装与粘结层间接触摩擦应力0.156 MPa;连续模型与接触模型的应力最大差值达4.5倍.结论不同结构层间界面薄弱,易发生剪切破坏;为防止板与铰缝间发生剪切破坏,可加强轮载附近处板与铰缝的连接;采用不同措施处理各层之间的粘结,可使经济效益最大化;将铺装层视为连续体考虑不周,层间接触假定更符合实际情况.     

既有预应力宽幅空心板受力性能的破坏性试验

为了准确评估宽幅空心板构件的承载能力,以昌樟(南昌—樟树)高速公路改扩建工程为依托,对肖江大桥拆除的2片服役20年的预应力混凝土宽幅空心板进行原型试验研究。试验采用2个1 500kN千斤顶,对空心板进行分级加载直至试件破坏,分析构件的破坏模式及加载过程中挠度、应变随荷载变化的关系;基于退化分层壳元法编程考虑材料、几何非线性的有限元分析程序,并应用该程序对试验全过程进行数值模拟。结果表明:构件破坏模式为顶板混凝土压碎,跨中截面形成塑性铰的典型受弯结构破坏;加载至构件开裂时,1号、2号梁的开裂荷载分别为360、320kN,对应的实测挠度值分别为22、16 mm,加载至破坏时,1号、2号梁对应的破坏荷载分别为880、800kN,对应的实测挠度值分别为556、540mm,构件具有较好的延性性能;数值模拟计算的开裂荷载和破坏荷载分别为360、920kN,为1号梁试验值的1.00、1.05倍,为2号梁试验值的1.13、1.15倍,数值模拟计算值与试验结果吻合较好,编程的有限元程序能较好地模拟预应力钢筋混凝土空心板的破坏全过程;由试验结果及理论计算得出,1号、2号梁的活载因子λ分别为3.16、2.77,安全系数Sf分别为1.57、1.43,构件具有较好的承载力性能。     

空心板桥横向联结性能及加固对策分析研究

空心板桥梁在运营多年后铺装层和主梁间铰缝处多会出现典型的纵向裂缝,严重影响空心板的横向联结性能.文章分析了其产生病害的原因及对策,对比了3个有限元模型计算结果和实桥静载试验结果,研究了不同加固方法对桥梁横向联结性能的影响及其规律.     

已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验研究

通过对一根已服役20年的预应力混凝土空心板梁单元静力承载力试验室试验,研究该梁单元在不同荷载工况作用下各个截面的挠度情况和混凝土应变,获得该梁单元的静力承载力情况;同时利用有限元分析软件ANSYS建立预应力混凝土空心板梁单元的有限元模型,分析在不同荷载工况作用下梁截面的挠度和混凝土应变,试验分析结果和理论计算结果进行对比分析,以此进行已服役20年结构的耐久性能评估并对结构整体性能进行评定。     

装配式混凝土空心板铰缝横向弯矩计算

针对传统铰接板法将铰缝构造视为一个无横向抗弯刚度的铰时,无法求解铰缝的横向弯矩值,且现行规范中也无关于铰缝横向弯矩的计算方法问题,将装配式混凝土空心板结构比拟成正交异性板,利用正交异性板挠曲面微分方程,推导出对边简支矩形板横向弯矩的解析解公式,并利用MATLAB编制了相应的计算程序。以跨径10、13、16、20 m的预应力混凝土空心板为例,通过对不同跨径L和桥宽B的参数分析,探讨了空心板铰缝弯矩的分布规律。由于按照理论推导的铰缝横向弯矩求解复杂,因此根据参数分析结果,提出了铰缝横向抗弯的双折线设计计算方法。该方法在计算出跨中截面弯矩设计值的基础上,可根据建议设计曲线得到其他截面铰缝横向弯矩最大值。研究结果表明:在车辆荷载作用下,铰缝最大横向弯矩分为正弯矩和负弯矩,理论计算的方法证明,铰缝横向正弯矩效应与负弯矩效应相差不大;随着荷载从中心位置向一侧横向变化时,铰缝产生横向负弯矩且最大值出现在桥宽中心位置,同一跨径不同桥宽空心板跨中截面的横向弯矩值与其他各截面横向弯矩的比值基本一致;横向弯矩沿纵向分布的曲线与传统铰接板假设的正弦半波相差较大。提出的方法可为铰缝的抗弯设计提供理论参考。