整体式钢筋混凝土板桥纵向开裂成因及其设计优化研究

纵向开裂是整体式钢筋混凝土板桥常见病害,对70座整体板桥检测及数据分析结合有限元模型计算,分析了整体式板桥纵向开裂的特点及其成因,然后对桥梁构造及结构设计提出了优化措施,可以对整体式板桥的设计和后期加固改造提供有益参考和指导。     

装配式混凝土空心板铰缝病害分析

针对装配式混凝土空心板桥梁出现的铰缝纵向开裂的典型病害,以混凝土空心板桥铰缝的受力机理为基础,从设计、施工、运营管理等方面对铰缝病害产生的原因进行了分析,并给出了相应的对策,可供参考.     

新型正交异性钢板-STC组合桥面结构研究与应用

为综合解决钢桥面体系中正交异性钢桥面结构疲劳开裂和沥青混凝土铺装层易损两种病害问题,本文提出了新型正交异性钢板—超高韧性混凝土(STC)组合桥面结构,基于广东省肇庆市马房大桥,开展了新型正交异性钢板—STC组合桥面结构足尺模型试验。试验结果表明,STC具有良好的抗拉性能,其最大拉应变达到955με而未出现开裂,因而能够适应马房大桥上的受力状态。2011年,新型正交异性钢板—STC组合桥面结构成功应用于马房大桥第11跨,各道施工工序均方便可行,且现浇的STC层经高温蒸汽养护后,未出现任何收缩裂缝。同时,实桥检测表明,增设STC层后,桥面系的局部刚度显著提高,车载引起桥面系构件中的局部应力降低了80%—92%,将有助于提高桥面系的抗疲劳寿命。     

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳验算

为了解决正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题,提出将热点应力法应用于其疲劳验算.该方法采用ANSYS子模型模块,通过国际焊接协会的线性外推方法,计算获得验算部位的热点应力.基于热点应力法给出正交异性钢桥面板的疲劳验算流程,对验算涉及的问题结合甬江桥实例进行了探讨.研究结果表明:与名义应力法相比,热点应力法可以反应正交异性钢桥面板疲劳开裂的实质;利用热点应力法对甬江桥正交异性钢桥面板加劲肋与横隔板连接部位的加劲肋进行疲劳验算,得出该构造细节的疲劳寿命为73 a.      

夹芯钢板覆盖法（SPS）在钢箱梁桥正交异性桥面板维修加固中的应用

前言 在目前世界上所应用的桥梁建设方法中．对于大型跨度与中型跨度的钢桥．应用最普遍的是正交异性钢桥面板,这种桥梁架构在世界范围内的通行．也让它的维修加固工程引起了普遍的关注。正交异性钢桥面板在长期的车辆载荷下．常见于其钢箱梁桥病害就在于其面板由于疲劳性而造成的开裂。在世界范围内．这种现象已经有很多,在我国．如何维护加固好钢箱梁桥正交异性钢桥面板已经有了一定成果。     

G312国道某大桥加固设计方案

以20世纪90年代一座典型的变截面连续梁桥为例,对其进行结构验算,发现结构中存在的不足,并结合现场调查的桥梁病害,分析病害产生的原因,提出大桥加固改造方案,为类似工程提供借鉴。     

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。      

某钢桁梁桥行车道板改造设计方案比选研究

行车道板是桥梁可更换构件,在桥梁使用期限内至少需要进行改造或更换一次。行车道板结构形式影响桥梁结构安全、行车舒适性和桥梁耐久性等。结合某钢桁梁桥行车道板改造,对可供选择的改造方案进行了介绍,针对各种实际指标进行充分的比选,最终推荐性能更优的正交异性钢结构行车道板。可为类似工程项目提供参考。     

钢筋混凝土简支矩形板桥检测与加固设计研究

针对钢筋混凝土简支矩形板桥实际情况,在通过检测确定桥梁桥面系、上部结构和下部结构病害的基础上,开展专门的加固设计,制定各部分病害处理和加固措施。     

在役钢桥面板纵肋与顶板焊根疲劳裂纹内焊加固方法

为实现纵肋与顶板焊根疲劳裂纹的有效加固,提出了能够满足在役钢桥面板加固需求的内焊加固方法,研发了自动化焊接机器人和相关关键装备;设计了4个试验模型对方法和装备的有效性和适用性进行研究,验证了纵肋与顶板焊根产生疲劳裂纹的开裂模式;使用所研发的专用焊接设备在纵肋内部进行焊接加固,进行了加固结构的疲劳破坏试验;对比了试验结果与有限元模拟结果,分析了加固后结构的疲劳性能,验证了内焊加固方法的有效性。研究结果表明：内焊加固方法能够将既有的焊根裂纹转化为内部缺陷,研发的装备能够实现原位加固,有效抑制疲劳裂纹的扩展,使已开裂焊接细节的疲劳寿命提高了66%～157%;由于各开裂模式具有不同程度疲劳损伤累积,加固后焊接细节会发生主导开裂模式迁移;对于包含多开裂模式的焊接细节,加固后的剩余疲劳寿命与各开裂模式的实际疲劳损伤累积程度以及加固方法对各开裂模式受力特性的扰动程度两方面的因素密切相关。     

基于断裂力学的钢桥面肋-板接头疲劳寿命预测

为研究反复荷载作用下正交异性钢桥面中U型肋与桥面板焊接接头的疲劳性能,基于断裂力学基本理论,利用有限元方法,进行了肋-板接头的疲劳寿命评估.根据正交异性钢桥面与U型肋连接构造基本形式,利用有限元软件ANSYS建立了包含3个U型肋的正交异性钢桥面平面有限元模型;考虑肋-板连接位置处焊接细节的4种典型裂纹,计算了2个加载工况下各裂纹处等效应力强度因子,并分析了初始裂纹长度、桥面板厚度、U型肋高度和U型肋厚度对等效应力强度因子的影响规律;依据Eurocode 3规范中正交异性钢桥面肋-板接头加载模式,采用桥面板与U型肋连接构造二维有限元模型,计算得到典型裂纹的等效应力强度因子,建立了基于断裂力学疲劳扩展模型为基础的正交异性钢桥面肋-板接头的疲劳寿命预测方法.研究结果表明:基于线弹性断裂力学原理计算得到的疲劳寿命均大于Eurocode 3规范计算值,桥面板厚度选用16~18 mm及将初始裂纹长度控制在0.1 mm以下可有效地提高板-肋接头疲劳寿命.     

某双曲拱桥的加固加宽及静载试验

以平乐沙子大桥为例,经调查分析认为该桥各部分结构构件和桥面不同程度受损,病害较严重。现对该桥进行加固加宽改造,保留了主拱圈和墩台,并采用加大截面法对主拱圈和墩台进行加固,加强拱肋间横向连接,拆除拱上建筑进行重建,加宽桥面宽度。该桥在加固加宽改造前后分别进行了荷载试验,通过试验结果比较分析表明,该桥改造后提高了桥梁荷载等级,加固效果明显。     

混凝土桥梁结构病害分析与防治

结合工程实践,对混凝土结构桥梁常见病害主要原因进行分析。针对以上原因提出防治裂缝及桥梁加固改造的设计方案,并介绍了桥梁加固补强的主要方法。结果表明该方法对防治桥梁裂缝具有一定指导作用。     

钢桥面板在桁梁桥更新加固中的应用

介绍了正交异性钢桥面板在桁梁桥桥面板更新加固中的主要优势:重量轻、强度高、安装迅速,以及根除现有病害的细节构造。并且借助三维有限元模型分析,结合实桥试验,考察了钢桥面板与原纵横梁的协同工作状况。通过不同加载工况对比分析,认为更新的钢桥面板与原纵横梁叠合作用明显,增强了结构刚度,降低了纵横梁结构的应力,有效增强了既有桥梁的承载能力。     

状元沟桥病害分析及加固改造方案设计

状元沟桥在服役多年后，其上部结构以及下部结构均出现裂缝以及混凝土剥裂等病害，并且已不能满足现阶段的交通使用要求。针对状元沟桥出现的上述问题，首先调研了状元沟桥的所有病害以及分析其产生病害的原因；其次，对状元沟桥产生的这些病害的原因进行分析，提出相应的加固维修改造设计方案；对每种加固维修改造设计方案的施工要点进行详细阐述，并对这种加固施工方式产生的经济效益以及社会效益进行了阐述；最后该维修加固改造效果明显，提升了状元沟桥的使用性能。     

钢-超薄UHPC层轻型组合桥面性能研究

提出一种钢-超薄UHPC(Ultra-High Performance Concrete)层轻型组合桥面,既使得该组合桥面能运用于铺装层较薄的桥面结构,又降低了正交异性钢桥面的疲劳开裂风险,避免了沥青铺装的病害问题。以某大桥为工程背景,从有限元分析和试验两方面对此结构的性能进行研究。结果表明:35 mm UHPC层对正交异性钢桥面板受力性能改善明显,顶板应力幅下降达到68.72%,U肋和横隔板接近14.74%~34.11%,可大大降低钢桥面板疲劳开裂风险。试验得出的UHPC层横桥向开裂强度26.3 MPa,大于有限元计算下车辆荷载作用产生的最大应力7.36 MPa,证明了此组合桥面结构的可行性。     

老沂河桥桥墩横向开裂分析与对策

针对老沂河桥桥墩横向开裂的病害，从结构特点、荷载效应、维修方案等方面进行了桥墩横向开裂的原因分析，并进行了有限元验算，进而提出了维修加固措施。     

水泥混凝土桥面铺装的力学分析

桥面铺装层的破坏已成为桥梁主要病害之一,其既有结构设计方面的原因,也有铺装材料本身的原因。文章在分析铺装层的受力变形时,将铺装层与正交异性板结构作为一个整体来考虑,分析不同荷载作用下桥梁铺装层的受力特性。通过分析3种典型铺装结构受力特性．研究铺装结构的合理性。     

先张预应力混凝土板梁梁端横裂病害原因分析及处治对策研究

对先张预应力混凝土板梁梁端横裂进行了理论计算及加固试验,分析梁端横裂病害产生原因,先张法预应力钢绞线采用分批混凝土自锚固,引起锚固区混凝土出现先期局部微裂缝,运营期间梁体出现支座脱空和饺缝破损等病害,及活载超载作用下,引起局部微裂缝扩展,引起部分梁体出现梁端横裂病害。针对梁端横裂病害,研究了换梁或新建中先张板梁梁端增加局部纵筋,改进后对结构微裂缝控制及梁端抗剪承载能力提高效果明显。对运营期间存在梁端横裂的先张预应力混凝土板梁,利用替换下的单梁,进行贴黏钢板加固的理论分析和荷载试验研究,在满足锚固长度要求的条件下,黏钢加固可以较好的处理梁端横裂病害。     

预应力混凝土连续梁桥典型病害分析

对某大跨径预应力混凝土连续箱梁桥典型病害(腹板开裂和跨中下挠)进行跟踪观测,运用桥梁博士软件对原结构按新旧规范进行了计算与对比分析。根据现场检测和分析结论对病害桥梁进行了原因分析和综合评估。分析认为,预应力束的配置、箍筋的合理配置、高跨比、腹板厚度、剪切变形以及施工因素等是造成腹板开裂和下挠的主要原因。为今后此类桥梁的设计、施工提供借鉴。通过一个工程实例阐述预应力混凝土连续箱梁桥腹板开裂和跨中下挠等典型病害的跟踪观测及其原因分析。