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。     

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。     

装配式斜交空心板桥受力特性分析

为了探讨装配式预应力混凝土斜交空心板桥,在单位荷载作用下的最不利内力值,为斜交空心板的计算提供依据,以某装配式斜交空心板桥为工程背景,采用ANSYS提供的参数化语言APDL,对大桥进行弹性分析,先计算控制截面的弯矩、扭矩、剪力影响面,通过大量计算,得到关键截面的内力影响面。同时探讨装配式斜交空心板桥与整体式斜交空心板桥在受力特性的不同,为装配式预应力混凝土斜交空心板桥的进一步计算提供依据。     

装配式斜交空心板桥受力分析及试验研究

斜交板桥的受力特点是整体式斜交板桥与整体式正交板桥相比,存在许多特殊之处。整体式斜交板桥的受力情况会随着宽跨比、抗弯刚度、抗扭刚度、斜交角、支承条件、荷载形式的不同而变化。本文通过计算与荷载试验相结合的方法,探讨了斜交空心板的受力特点。     

空心板预应力钢束部分断裂的加固方法

近年来,河北省高速公路出现了多起车辆撞击桥梁事件。车辆撞击使桥梁上部主要承重构件严重破损,个别预应力空心板的预应力钢束甚至被撞断多根,桥梁的安全运营受到了巨大的威胁。文章通过对一座被撞击桥梁的加固方案设计进行总结分析,对空心板预应力钢束部分断裂提出了几种加固方法。     

装配式空心板桥铰缝局部受力性能研究

对装配式空心板桥铰缝病害、实际工作状况、局部受力性能进行研究,结果表明:装配式空心板桥铰缝损坏是引起桥面铺装纵向开裂、板底横裂、板间错台及单板受力的主因;装配式空心板桥铰缝计算只传递剪力的假定,与实际受力状态不相符,采用弹性支承连续梁法进行计算分析更符合实际受力情况。     

十八、斜交桥

目前在公路工程实践中,由于路线与河道,或路线与其他线路斜交,将桥梁结构布置成斜交桥其经济效益更为显著。中小跨径的斜交桥一般多采用实心板或空心板,又有整体与铰接的两种体系。当跨径超过20米,一般不再用板形结构而改用斜梁排形式,截面做成T形梁、分隔式箱形梁或脊骨梁。本文介绍斜交桥在世界各国发展概况、受力特征、实用计算方法及示例、体系构造及布筋方式,最后对我国目前的发展做一扼要回顾。     

铰缝损伤对装配式空心板静动力特性的影响分析

装配式空心板在我国公路桥梁占有很大的比重,由于交替动力荷载、雨雪侵蚀等作用,装配式空心板铰缝出现不同程度的损伤,影响了桥梁上部结构的受力性能。为探究铰缝损伤对结构静动力特性的影响,采用Solid45实体单元建立装配式空心板精细化有限元模型,以刚度折减的方式模拟铰缝损伤,研究了空心板的横向分布和结构自振特性在铰缝的两种破坏形式和不同损伤程度下的差异,为荷载试验分析和铰缝损伤判断提供参考。     

空心板深铰缝设计优化研究

空心板铰缝的纵向开裂甚而与预制空心板完全脱离,直接引发空心板梁桥横向联系失效,甚至引起"单板受力",给桥梁结构安全埋下隐患。针对现阶段空心板常用的深铰缝构造,从铰缝的病害成因出发,通过有限元数值模拟分析了空心板梁桥深铰缝在车辆荷载下的空间受力特性,在此基础上提出合理的优化措施,并进一步对优化措施进行计算验证。结果表明,通过合理的优化配筋和铺装层厚度可以提升铰缝抗弯、抗剪承载力,改善铰缝的工作性能。     

车辆荷载作用下损伤开裂简支空心板的断裂力学特征

准确掌握不同损伤条件下桥梁结构的动态特性及其变化规律是动态检测法快速检测与准确评价桥梁安全性的前提,而目前对车辆荷载作用下不同损伤开裂混凝土梁桥断裂力学特征的研究成果还很不充分。基于断裂力学理论,以钢筋混凝土简支空心板为研究对象,采用有限元数值模拟方法,对车辆荷载作用下损伤开裂混凝土简支空心板的断裂力学特征进行了研究。基于裂缝穿过空心板底部受力筋的层数确定开裂深度,通过对车辆荷载作用下8 m标准跨径混凝土空心板中部不同开裂深度的计算分析,得到了不同工况下空心板横截面上裂缝附近的J积分值均呈现由两侧向中间先增加后减小的规律,即裂缝附近J积分值的大小与空心板横截面的净高有关,净高越小,J积分值越大,净高越大,J积分值越小,且同一加载方式下,裂缝附近J积分值的大小与空心板横截面的净高有关;在相同加载方式下,裂缝附近的J积分值和裂缝开度随着裂缝深度的增加而呈几何加速度增加,各裂缝尖端的Von Mises应力则近似呈现线性增大;在相同裂缝深度时,加载荷载越大,裂缝附近的J积分值也越大,且J积分值在反映载荷变化时具有较高的敏感性。     

预应力混凝土斜交空心板正截面强度计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性全过程仿真计算分析。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,并得出预应力混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,在此基础上,提出了预应力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。     

装配式空心板桥铰缝失效机理分析

装配式空心板桥梁应用广泛，铰缝的损坏是装配式空心板桥梁的一个常见病害，且对于铰缝失效机理存在争议，多数学者认为铰缝设计存在缺陷，铰缝的损伤是被横向拉应力“拉坏”的。对于老桥的调研，发现铰缝病害出现的比例很高，而对新桥的调研发现均未出现铰缝问题，若铰缝是“被拉坏的”，那么铰缝问题不能仅存在于老桥中，所以铰缝失效机理还有其他重要原因。利用ABAQUS建立详细的有限元模型，充分考虑了铰缝与空心板之间的接触、铰缝与空心板的连接钢筋，得出铰缝结构受力合理，其中连接钢筋的地位非常重要，若连接钢筋发生锈蚀，铰缝的受力便出现缺陷，所以得出结论：铰缝病害是连接钢筋的锈蚀而引起的。     

深圳市留仙大道跨丽水东路桥检测评估

深圳市留仙大道跨丽水东路桥上部结构采用30 m预应力混凝土空心简支板梁,施工完成后发现边板外侧存在比较严重的裂缝。介绍对梁体进行的检测、荷载试验,以及对桥梁上部结构及开裂截面的实际受力状况的分析。结果表明:边梁由于截面横向不对称而产生的斜弯曲是其外侧出现开裂的主要原因,这些裂缝不影响上部结构的整体刚度、受力状况及结构承载能力,对截面的局部应力状况有一定影响。     

既有预应力混凝土空心板桥承载力的检测与评定

针对目前既有预应力混凝土空心板桥承载能力评定方法的不足,结合工程实例阐述了对既有预应力混凝土空心板桥进行承载力评定的方法,提出了承载力评定的检测指标,介绍了检测内容、检测方法和检测结果。根据结构表观质量检查结果、材质状况检测结果和活载调查结果,引入承载能力恶化系数、截面折减系数和活载影响修正系数,分析了考虑截面损伤的抗力-荷载效应对比。结果表明,在考虑横向分布的情况下,所检测的试验板在荷载作用下,能够有效地保证结构的安全性和可靠性,并有一定的安全储备,较好地验证了规范方法的合理性和有效性,可为既有钢筋混凝土空心板桥的病害调查分析、承载能力技术状况评定和加固设计提供参考价值。     

梁格法在斜交式空心板桥结构分析中的实现

目前,斜交桥的计算方法较多。以某空心板斜交桥为例,介绍梁格法在该类桥型中的应用,阐述斜交梁格划分、截面特性计算、模型中一些问题的处理等,并将计算结果与单梁修正模型结果进行对比,主要结论及计算方法可供同行参考。     

公路隧道水泥路面板底脱空有限元分析

建立了公路隧道水泥路面板底脱空结构的三维有限元分析模型,在单轴双轮荷载作用下,对由于板底脱空产生断裂情况下板角顶面最大拉应力和最大竖向位移进行了分析。通过讨论脱空宽度、面板厚度、轴载、基层模量以及基岩模量对板顶最大拉应力和竖向位移的影响,得出脱空宽度、面板厚度和轴载对板角顶面最大拉应力的影响较大,而各个因素对板角顶面最大竖向位移的影响程度差别不大。板角出现脱空时,重载是造成路面损坏的主要原因,通过增加面板的厚度和接缝设置传力杆可以有效防止路面板由于板底脱空造成的损坏。     

斜交连续板梁桥拼宽纵向接缝连接模型静载试验研究

以厦漳高速公路凤山分离立交大桥拓宽改造为背景,对斜交空心板梁桥拓宽改造纵向接缝连接问题进行试验研究,分析比较不同纵向接缝连接方式桥梁关键截面的应力分布、挠度与荷载横向分布等静力特性,同时通过数值分析比较了不均匀沉降引起的不同接缝连接桥梁的受力性能.结果表明:(1)刚性连接模型的整体性能略优于铰接连接模型;(2)新旧桥翼...