施加横向预应力加固装配式空心板桥研究

利用有限元程序MIDAS/Civil建立了装配式预应力混凝土空心板桥整体计算模型并进行了计算,通过对比分析装配式空心板桥施加横向预应力前后的荷载横向分布影响线、结构位移与应力的变化,从理论上对加固效果进行分析,并探讨所施加的横向预应力大小对加固效果的影响。计算结果表明,采用该加固方法加固装配式预应力混凝土空心板桥,能有效改善荷载横向分布,增加空心板结构横向连接,减少单板受力现象发生,且加固效果明显;所施加横向预应力的大小对装配式预应力混凝土空心板桥的加固效果影响不大。该加固方法是一种治理装配式预应力混凝土空心板桥横向联系薄弱之病害的有效方法,对同类桥型的加固设计有一定借鉴作用。     

基于单板受力的预应力混凝土空心板桥承载力评定

为了研究处于“单板受力”状态桥梁的承载能力,采用已使用10 a的旧桥预应力混凝土空心板的试验数据,对既有空心板桥的承载力状况进行了评定.分别基于荷载横向分布和单板受力模式进行抗力-荷载效应分析,以确定既有桥梁的承载力.结果表明,“单板受力”削弱了上部结构的整体作用,降低了桥梁的整体承载力,使得上部主要承重构件处于非常不利的受力状态,降低了结构的耐久性和安全性.用现有承载力评定方法对处于“单板受力”状态的桥梁进行承载力评定,为既有不利状态的空心板桥的承载力评估提供很大的参考价值.     

预应力碳纤维布加固空心板桥极限承载力全过程分析

对承载能力不满足要求的装配式预应力混凝土空心板桥采用预应力碳纤维布进行加固,为了了解加固后的装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力,利用Midas/FEA有限元软件建立了预应力碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力的全过程分析。研究结果表明:采用预应力碳纤维布对装配式预应力混凝土空心板桥进行加固,可以充分发挥碳纤维布的高强特性,减小钢绞线及混凝土的应力,改善预应力混凝土空心板的受力性能,延缓裂缝的产生;提高预应力混凝土空心板的屈服荷载、极限荷载,使预应力混凝土空心板的承载能力得到提高;增大空心板的刚度,使空心板的挠度明显减小,变形得到有效控制。     

某混凝土空心板桥预应力筋断裂后承载力分析及加固评定

利用Midas/Civil有限元分析软件,采用梁格法对预应力筋断裂后的混凝土空心板桥进行有限元建模,建立桥梁上部结构的计算模型,实现了混凝土空心板桥预应力筋断裂后静力学性能的仿真计算,分析了预应力筋断裂对混凝土空心板桥的极限承载力的影响。拟采用纵向体外预应力加固形式对预应力筋断裂后混凝土空心板桥进行加固,并对该桥加固前、后的极限承载力进行对比分析,评价加固效果。     

基于横向体外预应力的装配式空心板桥加固方法

空心板桥因其构造简单、造价低等优点,被大量用于公路桥梁中。但在运营过程中,发现部分空心板桥因铰缝混凝土收缩、不密实或者破坏等原因,导致其传递剪力的效果差,横向整体性差,甚至造成单板受力,影响桥梁的承载力和耐久性。因此,如何改善空心板桥的横向整体受力性能、避免病害的发生和发展,是当前空心板桥加固需要解决的关键技术之一。本文结合某装配式空心板桥的加固设计,采用横向体外预应力加固的方法,使桥梁的横向整体性大大提高,从而大幅提高全桥的承载能力。计算表明,该加固方法效果显著。     

横向体外预应力在空心板桥加固中的应用研究

药湖大桥系江南最长的高架桥之一,总长9100m,上部结构均为标准跨径20m预应力混凝土宽幅空心板(单板宽1.55m)。经过10余年的运营使用,发现该桥存在铰缝破损较为严重且单板受力现象明显、空心板跨中反拱值偏大等结构性病害。本文通过对体外横向预应力加固该桥的机理进行了分析,并通过实桥静载试验对加固效果进行验证。计算与试验结果均表明,体外横向预应力加固空心板桥效果良好。     

型钢-混凝土组合加固技术在空心板桥中的应用

装配式空心板桥由于铰缝损伤而出现"单板受力"问题,为增强梁板间的横向连接,提出型钢-混凝土组合加固技术,以寿昌江二号桥(装配式预应力钢筋混凝土简支空心板桥)为背景,简述该技术在该桥中的应用。型钢-混凝土组合加固是在沿梁底铰缝两侧设置剪力键,纵向锚贴U形钢板,并在U形钢板和铰缝间灌注高强自密实灌浆料。为检验加固效果,对该桥第2跨进行加固前、后的静载试验。结果表明:加固后该桥跨中应变平均降低20%,挠度平均降低25%以上,桥梁的刚度有所提升;加固后1号板的横向分布系数增大,1号与2号梁板间的铰缝损伤得到修复。实践证明,型钢-混凝土组合加固技术可增强主梁间的横向联系,能有效解决"单板受力"问题。     

体外预应力技术在空心板桥加固中的应用

针对简支空心板桥常见的病害,如横向联系不足、单板受力造成空心板挠度增大、桥面振感强烈等问题,采用体外预应力加固方法,为同类桥梁加固提供借鉴。     

空心板铰缝质量对活载横向分布影响的实体模型空间分析

装配式混凝土简支空心板桥采用企口混凝土饺联结形成整体,共同承受车辆荷载。然而,由于种种原因空心板铰缝失效,导致传荷能力下降甚至形成单板受力,造成梁板的过早损坏,大大缩短桥梁使用寿命。本文采用MIDAS FEA空间计算分析软件来模拟板块和铰缝混凝土,通过铰缝参与工作的有效截面的变化来对比分析车辆荷载作用下不同铰接质量空心板内力的分布情况。     

空心板梁单板受力数值分析及挠度预警值设定

为了研究空心板桥结构出现单板受力现象后,大件运输车辆通行时的结构荷载效应及安全状态,通过运用Midas Civil软件建立装配式空心板桥梁格模型,利用梁格法建模中虚拟横梁高度折减系数αh变化来模拟单板受力现象,分析结果表明,当αh=70%时,单板受力梁板结构计算值与大件运输车辆通行跨中实测挠度值吻合。提出了挠度预警值的设定思路,对比单板受力前后荷载效应与结构抗力,单板受力后,单片板中活载效应产生的跨中弯矩增加约10%,部分板的效应组合大于抗力值,同时最大实测挠度达到预警值,结构处于不安全状态。本文为同类结构的分析评价提供依据。     

空心板梁桥结构预防性养护的时机选择研究

根据预应力混凝土、普通钢筋混凝土空心板梁桥各主要病害时变进程的统计曲线,同时考虑重车/轻车路段、重交通/轻交通路段和高等级/低等级路段上桥梁差别化的因素,提出了空心板梁桥结构预防性养护中结构总体技术状况应控制为不低于于3类(C级),结构预防性养护的初次开展时间应控制在桥梁状况评价分数(BCI)为80分,即结构尚处在2类(B级)、即将退化为3类(C级)之时的建议。     

通扬运河大桥梁板试验分析

该文通过一根25m预应力混凝土空心板的静载试验,测试了空心板在试验荷载作用下的工作状态,测定了结构的强度、刚度,将实际测试值与理论计算值进行了比较,并分析了空心板预加应力时的上挠度实测值偏小的原因,从而判断了空心板的安全承载力和使用条件。     

公路预应力空心板梁桥单梁试验及评定

为了对公路预应力混凝土空心板梁旧桥的承载力进行评定,采用单梁试验及承载力评价方法。选取病害较重、横向分布系数较大位置的空心板梁,按铰接板法计算空心板跨中的横向分布系数,按照形心高度、面积和惯性矩不变的原则,将空心板等效为工字形截面,计算出单梁承载力和相应的理论应力值及挠度值。对单梁进行试验加载并测试其应力和挠度,通过理论值与实测值的对比,评估单梁的结构性能。通过对一座13m跨径预应力空心板梁桥单梁试验及受力性能进行评价,证明了单梁试验是一种实用有效的方法。     

空心板梁桥结构退化规律及其预测研究

通过资料调研整理,总结了上海市公路与城市道路预应力混凝土和普通钢筋混凝土梁桥结构的常见病害特点,运用统计方法建立了空心板梁桥结构技术状况退化曲线和结构状况变化的预测模型。结果表明:空心板梁桥主要病害类型为主梁混凝土碳化、钢筋锈蚀,主梁混凝土裂缝,铰缝损伤,支座综合病害,伸缩缝损坏、墩台顶渗水,混凝土表层缺陷;至2014年底,上海市各区域桥梁技术状况指标BCI平均值为92.4,总体技术状况良好;预应力混凝土和钢筋混凝土空心板梁桥大致分别在20 a和15 a桥龄时结构状况退化为三类(C级)。     

预应力混凝土空心板梁桥承载能力实桥试验研究

通过预应力混凝土空心板梁桥实桥破坏性试验,分析了这类桥梁的挠度和应变的变化规律,以及裂缝发展过程,并比较了桥梁破坏试验前后的荷载试验结果,从而为预应力混凝土梁桥的极限状态研究和承载能力评估提供依据。     

浅谈先张法预应力混凝土空心板细节设计

目前我国中小桥设计,特别是20m跨径以下的中小桥,主要采用预应力混凝土空心板,其标准跨径为10m、13m、16m、20m。因为其具有施工简便,可工厂标准化预制,且具有上下部可平行施工、施工周期短的特点,故在中小桥中广泛地采用。该文通过对现行空心板主要病害的调查,对先张法预应力混凝土空心板的细节设计提出一点建议,可供同类型桥梁设计参考。     

斜交空心板正截面承载力模拟计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性数值模拟计算,得到了斜交空心板正截面的受力过程、极限承载力以及破坏时混凝土、预应力钢筋的荷载-应力曲线。预应力混凝土斜交空心板的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎破坏4个阶段。通过多种工况的计算比较发现,达到极限状态时截面的破坏形式、极限承载力随荷载形式不同有一些差别,模拟计算得出混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,以此最小的荷载工况为计算依据,提出了混凝土斜交空心板正截面强度计算公式,可供工程设计参考使用。     

超高车辆撞击下预应力混凝土空心板桥损伤机理及撞后承载力研究

为研究超高车辆撞击预应力空心板桥的损伤破坏机理及被撞主梁承载力的变化规律,建立精细的预应力空心板桥-双轴卡车碰撞有限元模型,其中车辆模型采用美国国家碰撞分析中心建立的标准双轴卡车模型,并用足尺模型试验结果对空心板桥模型承载力进行验证。分别考虑车辆速度、载质量、超高高度、撞击角度和混凝土强度等因素,采用显式动力分析软件LS-DYNA进行不同参数下超高车辆-桥梁的碰撞分析（共计13种工况）。研究结果表明：在超高车辆撞击作用下,桥梁整体位移和变形较小,空心板桥主要发生局部型损伤,碰撞区域混凝土剥落,部分普通钢筋及预应力钢筋外露甚至屈服退出工作,车辆的碰撞速度、碰撞角度以及结构自身的材料强度对于空心板局部损伤影响较明显;在不同车辆撞击参数下,被撞主梁的竖向抗弯承载能力损失水平都在15%以内,30°角为最不利的撞击角度,损伤结构的承载力下降达14%;混凝土强度为C30时空心板桥撞损后的承载力下降比例要大于C40及C50。在主梁预应力筋因撞击退出工作的情况下,被撞梁的竖向承载性能及变形刚度均明显降低,其中车辆撞击侧预应力底板束失效情况下,竖向承载力仅为损伤前承载力的65%;底板束和腹板束同时失效时,主梁在自重作用下出现整体垮塌。对于预应力空心板桥,需高度重视撞后预应力筋损伤破坏对主梁承载力的影响,在桥梁防撞设计中应予以充分考虑。     

上海市防汛能力建设调查及评价

上海位于长江入海口,低洼的地势使得上海遭受台风、暴雨、高潮、洪水(俗称“四碰头”)的袭击后易成灾,多年来上海已建设抵御灾害的防汛体系,且发挥了积极的作用。在对上海防汛能力建设体系开展调查的基础上,分析存在问题和不足。同时,结合科学的层次分析法理论构建评价指标体系,为后续防汛能力建设的进一步优化提供依据。     

空心板梁桥铰缝破坏机理精细化有限元分析

空心板梁桥在我国中小跨径桥梁中是一种得到广泛应用的桥梁形式,铰缝病害普遍出现在空心板梁桥的运营过程中,为了更好地对空心板梁桥进行养护加固,需要透彻研究铰缝的破坏机理。首先介绍了我国现行空心板梁桥的设计方法,然后利用ANSYS大型有限元分析软件建立精细化有限元模型对比铰接板法分析横向分布差异,最后研究空心板铰缝的横向正应力和纵向正应力应力分布情况,得出铰缝的实际受力状态,病害产生的原因,对今后的空心板梁桥的实际养护加固具有工程指导意义。