基于结构参数分析的分离式实心板梁桥设计

为研究分离式实心板梁桥的跨越能力和承载特性,依据现行规范提出分离式实心板梁桥的设计框架并进行典型桥例的结构计算。选取跨径、桥宽、主梁间净距和主梁截面尺寸等关键参数,基于MATLAB程序对该桥型进行结构参数分析,探究其受力性能和跨越能力。基于塑性铰线理论对潜在破坏模式进行承载性能分析。研究表明,采用国内现行规范设计的桥例基本满足该桥型的使用性能和承载性能要求。正常使用极限状态正截面抗裂性验算和短暂状况应力验算往往是该桥型结构设计的关键条件。随着主梁间净距的减小和主梁高度的增加,分离式实心板梁桥的跨越能力有所增强。采用预应力筋端部脱粘技术可以提高该桥型的设计跨径8%～15%,并降低梁端偏心布置的预应力筋产生的弯曲应力。     

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥施工阶段受力性能研究

钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥是主梁为钢-砼组合结构、由V形墩连续刚构桥和连续梁组合形成的新型桥梁结构体系。它既有组合连续梁的结构特点与受力特征,又有V腿刚构桥的结构特点与受力特征。但是这种新桥梁结构体系的研究还相对减少。钢-混组合连续梁桥-V腿连续刚构桥的受力性能与施工过程密切有关。本文围绕国内首座钢-混组合连续梁-V腿连续刚构桥,以弹性理论为基础,结合结构特点和施工工艺,建立了考虑施工过程的全桥有限元分析模型,对分析研究了大桥各个主要施工阶段主梁的受力性能,并模拟与分析了该桥的顶推施工过程,分析了施工工艺对全桥纵向桥面板以及钢梁受力的影响。     

既有预应力混凝土桥梁现存预应力原位试验研究

对已经服役20年的既有预应力混凝土梁桥进行原位静载试验,确定测试断面及加载方案,逐级加载直至桥梁开裂破坏,获得主梁挠度及应变试验数据,对试验数据和理论计算数据进行对比分析,实现了对既有预应力混凝土梁桥现存预应力的评估。试验结果表明:在相同加载情况下,既有结构的受力变形和内力均大于理论计算值,结构的承载能力随桥梁服役期的延长而逐渐降低;对跨中截面进行卸载,其起拱值远远小于理论计算值;通过开裂应力和成桥状态理论计算应力的差值推算,发现经过20年的服役期,桥梁预应力相比成桥状态损失了约18. 8%。通过原位试验实现了对现存预应力的评估,这对类似的既有预应力混凝土桥梁的判断加固、拆除具有重要的借鉴意义。     

球扁钢肋组合桥面板局部与整体力学性能

为了检验所提出的球扁钢肋组合桥面板在桥梁中使用的受力性能,设计制作了2个带球扁钢肋组合桥面板试件和1个正交异性钢桥面板试件.通过静力试验,测试桥面板不同部位的结构应变和变形,考察了球扁钢肋组合桥面板在车轮荷载作用下的局部受力性能,以及在正、负弯矩作用下的整体受力性能.试验结果表明:在车轮荷载作用下球扁钢肋组合桥面板的疲劳细节处应力水平非常小,大大降低了桥面板钢结构发生疲劳破坏的可能性;试件截面应变沿高度的分布符合平截面假定,在受弯破坏极限状态下,混凝土与钢板之间无明显滑移和脱层,球扁钢组合桥面板的钢板与混凝土之间组合作用良好;该种组合板具有良好的延性,并有较高的承载能力.     

波形钢腹板组合箱梁桥的设计与计算分析

针对国内首座应用于高速公路的波形钢腹板组合箱梁桥——卫河特大桥,对其箱梁预应力体系布置等方面的设计进行了介绍,并采用桥梁博士建立杆件分析模型,对主梁的受力进行了验算.结果表明,在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求,抗剪连接件的抗剪能力满足要求;在正常使用极限状态下,主梁的应力及主梁挠度满足要求,且波形钢腹板不会发生屈曲破坏.     

分离式空心板梁桥的荷载横向分布系数计算方法

为推动新型分离式空心板梁桥的工程应用,提出针对该桥型的荷载横向分布系数计算方法。选取主梁间距、桥梁跨径、桥宽和梁高作为影响桥梁横向受力性能的参数,采用ABAQUS有限元软件计算不同参数组合的分离式空心板梁桥结构在单车道和多车道荷载作用下的弯矩和剪力横向分布状况,探究关键参数对荷载横向传递的影响规律;通过非线性回归分析法拟合得到弯矩和剪力横向分布系数在不同荷载工况下的计算公式。实桥算例验证结果表明,该方法计算结果可信,具有一定的安全度,能够较好地满足工程设计的要求。     

预应力混凝土T型梁横向加固试验研究

既有线跨度33.5m预应力混凝土T型梁横向联结薄弱,梁体横向振幅超出桥梁检规限值,整体工作性能差,影响行车安全,不适应提速对桥梁的要求.本文实施一种将主梁中心距由1.8 m增大为2.0 m,将桥面板连接起来,并在桥面板下增设32处加强隔板的加固方案,通过测试验证加固效果显著.     

FRP桥面板梁式桥动力性能的模拟分析

分别以FRP桥面板钢梁桥和FRP桥面板预应力混凝土梁桥作为研究对象,车辆模型选用空间振动模型,桥梁模型采用模态坐标法,通过轮轨接触处位移和力的协调条件建立方程,运用MATLAB的求解函数,计算车过桥的连续时间历程的车-桥耦合振动问题,并与相同条件下的混凝土桥面板梁桥的动力性能进行了对比,同时考察了路面粗糙度及车辆行驶速度对桥梁动力响应的影响.     

体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验研究

为研究体外配置碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)预应力筋活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)梁的抗弯性能,以剪跨比、张拉控制应力及预应力度为试验参数,进行了4根体外配置CFRP预应力筋RPC梁抗弯性能试验.基于试验结果,明确了梁的受力破坏特征,推导了梁的开裂弯矩、极限弯矩计算公式并以试验结果验证了其适用性.结果表明:梁内未配置任何普通钢筋、预应力度为1.0的全预应力梁,均发生少筋特征的脆性断裂破坏,增大张拉控制应力可提高全预应力梁的开裂荷载,但不改变其破坏形态;梁内配置普通钢筋、预应力度为0.71的部分预应力梁,其承载能力及极限变形较预应力度为1.0的全预应力梁分别提高88.7％和18.1％,破坏模式为梁内非预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎的延性破坏.钢纤维的掺入对全预应力梁抗弯性能的提升作用有限,普通钢筋的配置对体外CFRP预应力RPC梁受弯性能的改善作用显著,因此实际工程中不宜过高估计钢纤维的作用而取消体内非预应力钢筋的配置.     

不同施工工况下移动模架主梁结构力学性能分析

移动模架法在预应力混凝土梁桥中使用广泛,但其安全性能不容忽视,特别是对于移动模架主梁结构,它是整个桥梁上部结构施工的主要承重构件,在设计和施工时均应对其应力和变形进行控制,以避免桥梁施工时由于模架主梁变形过大导致混凝土桥面线型失去控制,或者由于模架主梁的应力不满足要求导致结构失稳。本文基于山东省某预应力混凝土连续梁桥移动模架施工项目,采用有限元法分析不同施工工况下移动模架主梁的应力变化规律及变形特征,并对整体提升过程中,移动模架的局部吊点受力特征进行分析。研究成果可为下行式移动模架主梁的设计与吊装提供参考。     

节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥横向受力性能试验研究

为研究波形钢腹板组合箱梁桥横向受力特性及其对节段预制拼装工艺的影响,设计并匹配制造了2榀足尺模型节段梁,对试验梁施工全过程桥面板变形进行了测试,并进行了静力加载试验,研究了桥面板合理的数值分析方法.结果表明:波形钢腹板组合箱梁能满足节段双层存放、吊装运输等工序的横向受力要求,但在短线匹配预制过程中需采取措施控制桥面板变形;运营期组合箱梁横向受力足够安全,当加载至1.3~2.5倍车辆荷载设计值时,桥面板出现初始弯曲裂缝;由考虑钢混连接件的实体元模型计算所得的桥面板变形值与实测值吻合较好;简化平面框架模型则在横向内力计算方面具有足够精度,可用以指导桥面板设计.     

超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力分析

为了研究超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力影响规律,利用桥梁结构分析软件建立全桥有限元模型,调整索力以确定合理成桥状态,对结构空间受力特点进行分析.结果表明:成桥状态下主梁存在一定的下挠变形,主跨跨中最大变形是边跨的3. 65倍;主梁结构受力合理,截面均处于受压状态,塔梁固结处存在负弯矩,对主梁跨中正弯矩具有卸载效果;成桥状态下主梁应力和变形横向分布不均,超宽混凝土主梁斜拉桥空间效应明显.     

服役20年的PC空心板梁抗弯承载力分析及试验研究

为了研究服役多年的桥梁在荷载作用下的抗弯承载力及破坏模式,以某桥为背景,对该桥2片运营20年的预应力混凝土空心板梁的耐久性和材料强度进行试验。采用两点对称加载对其进行破坏试验,并用有限元软件Abaqus对整个非线性过程进行数值模拟,对此类桥梁从弹性到破坏全过程进行试验研究和分析。结果表明:运用Abaqus能够较好的模拟出试验梁的受力全过程;且与试验得到的抗弯极限承载力吻合良好。服役20年的桥梁材料性能和强度仍能符合规范要求;此类先张法PC空心板梁中预应力筋的应变随有效长度的不同而不同,相同位置处,预应力筋有效长度越长,钢筋应变越大。     

部分斜拉桥混凝土脊骨梁受力机理与结构优化

长山大桥为主跨260m的双索面预应力混凝土部分斜拉桥,跨度为同类型桥梁之最.为保证双索面布置的主梁受力可靠,基于索梁传力机理提出了一种具有稳定三角边箱室的主梁结构形式——脊骨梁,并优化分析确定了多向混合预应力配束尤其是主梁下缘"弓形"预应力束的布置方案,以及在三角边箱室设置加劲肋以替代横隔板的横向传力构造.通过建立全桥有限元模型进行数值模拟分析计算,结果表明,在最不利状态下全桥应力、挠度远低于规范限值,剪力滞现象得到明显改善,横向受力更为均匀、合理.     

16m无筋预应力UHPC简支工字梁抗弯性能足尺模型试验研究

以国内首座无筋预应力体系UHPC桥梁——广州北环高速扩建F匝道桥16 m UHPC工字梁-普通混凝土桥面板组合梁为研究对象,进行四点弯曲下的足尺模型抗弯试验研究,测得各级荷载下梁的应变和挠度,以研究无筋预应力UHPC梁的抗弯承载能力,并与有限元计算值进行对比.结果表明:相对于普通钢筋混凝土梁,UHPC梁的开裂大大延迟;...     

AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析

进行了7根配置芳纶纤维(AFRP)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及AFRP筋灌浆效果.试验研究与理论分析表明:有粘结AFRP筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力这3个阶段;AFRP筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;AFRP筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.     

带横梁的分离式双箱斜拉宽桥的横梁受力分析

为了解横梁对宽桥受力状态的影响,以带横梁的分离式双箱主梁的某斜拉宽桥为背景工程,利用ANSYS建立该桥的全桥有限元模型和主梁局部的实体有限元模型,通过计算值比较,两者吻合良好,验证了全桥有限元模型的正确性。通过修改该模型的横梁的方式,分析了横梁设置数量和刚度变化等对全桥受力性能的影响。研究结果表明,设置无索横梁可有效地减小主梁的横桥向应力和有索横梁应力,但横梁刚度增大到一定程度后,其对结构的有利作用会减弱,背景工程的横梁设置合理可行。     

预应力混凝土低高度梁桥结构形式比较研究

对双预应力结构、双面配筋预应力结构、二次预应力结构和常规预应力结构低高度梁桥进行对比设计,分析了不同结构形式低高度梁桥的受力性能、变形性能和经济性.结果表明:优化结构形式和预应力布置可以显著改善预应力混凝土低高度梁桥的结构性能;二次预应力结构克服了双预应力结构与双面配筋预应力结构的不足,与常规预应力结构相比,在降低梁高的同时,大幅度减小了梁的徐变上拱值50%以上,并节省预应力筋10%以上,具有明显的技术经济优势.     

下承式钢箱系杆拱桥主梁局部受力分析

对于下承式钢箱系杆拱桥来说,主梁是结构设计的关键部位。其受力性能对全桥的承载能力至关重要。因此有必要建立局部分析模型进行细部应力分析,得到主梁结构的局部应力分布特征及其传力特性,对该主梁的构造的做出综合评价。     

开口U形肋组合桥面板基本力学性能

为了检验所提出的开口U形肋组合桥面板在桥梁使用中的受力性能,并区分其与常规桥面板的受力性能,设计制作了3个不同桥面板试件,其中包括1个混凝土桥面板、1个正交异性钢桥面板、1个带U形肋组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形、极限承载力等.试验结果表明,在车轮荷载作用下,开口U形肋组合桥面板的应力远远低于正交异性钢桥面板的应力,避免了桥面板钢结构疲劳的发生;在重量比混凝土桥面板小57%的情况下,组合桥面板的承载力是混凝土桥面板的1.42倍;在用钢量约为钢桥面板1/2的情况下,二者的承载力相当.