预应力混凝土箱梁桥腹板主应力影响因素研究

研究目的：为控制大跨度箱梁桥腹板斜裂缝的出现，对腹板主应力的两项影响因素，竖向预应力筋的构造形式和腹板厚度变化方式进行了研究。 研究方法：在腹板厚度的各种变化形式下，采用桥梁分析软件对腹板主拉应力进行了计算和分析。同时，针对普通形式竖向预应力筋的缺点，提出了另外两种竖向预应力筋的布置构想；并采用Ansys软件对竖筋各种构造形式下的腹板主应力进行了空间有限元对比分析。 研究结果：得出了腹板厚度不同变化情况下的腹板主应力曲线；竖向预应力筋不同构造形式下腹板主应力变化曲线和局部梁段节点第一主应力云图。 研究结论：（1）腹板厚度变化方式的取用是一个重要的裂缝控制因素，应尽量采用较为缓和的变化方式。（2）与普通型竖筋相比，U型竖筋的优势是可以使U型区域内的腹板混凝土受到整体预压应力作用，限制腹板主拉应力的出现和大小。新型竖筋构造形式对腹板主应力的影响分析，对连续体系箱梁的竖筋合理布置提供了参考意见。     

预应力混凝土箱梁桥腹板竖向预应力回缩损失控制与测试分析

竖向预应力损失过大是导致混凝土箱梁腹板开裂的主要原因之一,在竖向预应力损失中钢筋回缩损失占绝大部分。本文提出一种操作简单、传感器可以重复使用的竖向预应力回缩损失测量方法,对6座实桥竖向预应力回缩损失进行实测,共获得239个实测样本。样本检验表明竖向预应力回缩损失服从皮尔逊Ⅲ曲线y=f(珡X,Cy,Cs)分布,得到满足工程可靠度0.95的竖向预应力损失值为73.6kN。     

关于锚塞回缩对预应力影响的探讨

介绍预应力筋张拉方法、锚塞回缩产生的原因、锚塞回缩对预应力值的影响程度以及其对预应力值过大损失的处理方法和措施。     

关于预应力梁施工中预应力损失的几点认识

介绍了预应力梁施工中预应力损失的内涵,并通过对预应力损失计算、分析,得出影响预应力主要因素是孔道摩阻系数和孔道偏差系数的结论。同时,提出了施工中通过保证孔道平顺来保证其管道摩阻、锚口摩阻和喇叭口摩阻,且以控制锚具的质量达到控制锚具回缩量的目的。另外,介绍了超张拉是不可以彻底消除或减少梁的预应力损失的,但可以抵消一部分损失对预应力的影响;在预应力施工中,为达到减少预应力损失的目的需要采取的控制措施、方法等。     

高速铁路大跨度连续梁预应力施工技术

结合武广客运专线王灌冲大桥的现场施工实践经验,对后张法施工纵、竖向预应力中的纵向预应力施工技术进行总结,对钢绞线、波纹管原材控制、预应力筋管道的施工定位、当钢绞线与竖向预应力筋和普通钢筋发生冲突时允许进行局部调整的原则、锚垫板安装、金属波纹管接头管的处理等每道工序进行阐述,对施工中常遇到的问题进行理论分析,并提出相应的预防补救措施,为以后的预应力施工提供借鉴。     

体外预应力在某连续刚构桥加固中的应用及其效果分析

以体外预应力在某连续刚构桥加固中的应用为例 ,介绍体外预应力筋在上部结构箱梁中的布置形式、锚固和转向的方式以及张拉方法。通过对箱梁结构的竖向位移和混凝土应力的监测 ,分析该桥体外预应力加固的效果。结果表明 ,体外预应力增加了结构的压应力储备 ,改善了箱梁混凝土的应力状态 ,对结构的补强起到了一定的效果     

铁路混凝土箱梁是否设置横向预应力筋的探讨

针对铁路混凝土箱梁顶板是否设置横向预应力筋作法不统一的问题,从结构受力、经济性、施工工艺及结构耐久性方面分析了箱梁顶板设置横向预应力筋的效用及影响。研究结果表明:铁路预应力混凝土箱梁顶板不设置横向预应力筋,只采用普通钢筋配置方式,结构受力和裂缝宽度依然能满足规范要求;顶板如不设置横向预应力筋,施工时则不用预埋相应管道,省去了预应力的张拉和施工后的封锚工序,不仅施工程序得以简化,混凝土可以一次浇筑成型,还能够有效保证混凝土密实性和施工质量,亦避免了封锚处防水处理不好引起锚头锈蚀的风险,提高结构耐久性,减少工程量,降低造价。     

预应力混凝土轨道梁张拉施工中的变形和应力

介绍预应力混凝土轨道梁材料配合比和力学性能;轨道梁的张拉控制应力和钢绞线伸长值,实测伸长值与理论伸长值的相对误差都在规范允许范围内;用有限元仿真模型计算了张拉过程中梁体产生的竖向反拱值和梁体应力值,结果表明有限元模型计算结果与采用规范设计公式计算结果吻合良好。     

预应力AFRP筋混凝土构件抗弯性能研究

基于平截面假定和截面内力平衡条件,推导了预应力AFRP(一种纤维增强复合材料)筋混凝土构件正截面受弯承载力及截面开裂弯矩计算公式,并对5组具有相同整体配筋率、不同初始张拉控制应力的AFRP筋混凝土构件的抗弯性能进行了对比。研究结果表明:提出的预应力AFRP筋混凝土构件抗弯承载力及开裂弯矩计算公式可有效描述该构件的受力特征;AFRP筋的张拉控制应力对AFRP筋混凝土构件极限抗弯承载力影响较小;而张拉控制应力的增大可有效提高AFRP筋混凝土构件的抗裂承载能力;当张拉控制应力接近于预应力AFRP筋极限抗拉强度的25%时,构件抗裂承载力相应提升77.65%,有效地延迟了截面裂缝开裂的时间,提高了结构的抗弯刚度。     

基于叶溪河大桥的配索方案对比研究

大跨预应力混凝土连续箱梁桥采用纵向直线预应力和竖向预应力相结合,取消下弯索,施工方便;但竖向预应力筋基本是粗短的螺纹钢筋,本身有效预应力很不可靠,主拉应力实际上不能完全抵消,腹板截面容易出现斜裂缝,影响结构的使用寿命。曲线预应力索较长,后期预应力损失较小;叶溪河大桥采用了主要依靠曲线预应力抵抗主拉应力和竖向预应力作为安全储备的配索方式,大桥从修建到竣工两年内没有出现斜裂缝,实测和分析表明其有效预应力可靠性高,在设计和施工中应加以推广。     

下承式铁路钢桥的病害原因分析及加固措施论证

研究目的下承式铁路钢桥在其腹部、底板和横梁上出现裂纹和腐蚀面,这是该种钢桥在服役多年后普遍存在的病害。本文将寻求对病害原因的全面认识。研究方法利用有限元软件,对该钢桥进行结构受力分析,通过化学实验对钢材进行化学成份分析,并对裂纹位置进行了疲劳结算,对所采取的加固措施进行了可行性论证。研究结论(1)纵梁腹板水平裂纹系被硬物划伤所致,纵梁端截面处的腹板下部竖向裂纹是疲劳引起的。(2)下平纵联节点板呈现的层状撕裂是由于材质不合格及冶炼时层间夹碴引起的。(3)桥梁上的腐蚀凹面是列车上的污物掉落在桥上长期腐蚀的结果。(4)现行采用的在裂纹部位粘贴钢板加固纵梁的方法,改变了纵梁的内力分布,改善了纵梁的应力水平,使钢桥满足了承载能力的要求。     

顶推施工钢箱梁局部加固技术

在顶推施工过程中,滑道附近的钢箱梁底板局部应力较大,很可能成为控制因素,一般需要采取补强措施以保证施工的安全。数值分析结果表明,腹板与底板之间设置加劲肋可减小底板的局部应力。从实际的施工过程及监测结果来看,这种方式简单、有效,可为今后类似工程提供参考。     

既有线框构桥顶进施工纵、横梁加固体系的分析

研究目的：针对框架立交桥顶进施工的安全关键，综合分析各种线路加固体系的特点及适用范围，并在综合分析的基础上，通过实桥试验的方式，验证纵、横梁加固体系在限速45km／h的运输条件下顶桥施工的安全性，为此类加固体系的设计及施工提供理论依据。研究方法：对加固体系采用强度及刚度两方面分析，并采用理论计算及编组试验列车进行实桥试验的方法。研究结论：通过分析得出纵、横梁加固体系可适用于任何跨度、宽度及轴长的框架桥顶进施工，同时试验结论显示，该加固体系在限速45km／h条件下，安全可靠，并提出改进方向，具备进一步提高速度的可能性，是既有线顶桥施工中较好的一种加固方案，具有较强的推广应用价值。     

盾构近距离穿越群桩旋喷加固效果分析

研究目的:在关键部位采用旋喷加固法减小盾构近接穿越过程中对已建构筑物的影响,是工程界较为普遍的施工保护措施。具体施工过程中加固效果如何,加固对已有构筑物应力及变形影响机理如何以及穿越过程中构筑物变形发生、发展规律是怎样的,均值得深入细致研究。研究结论:通过采用有限元法对盾构开挖近距离穿越群桩过程的模拟,并与实测数据进行对比,得到:在盾构穿越桩基过程中,桩体的变形主要体现在上浮及侧向弯曲上;在未采用旋喷加固体的开挖过程中,计算与实测得到的桩体的最大上浮量均约为2 mm,而侧向变形最大约5.7 mm;对比分析采用旋喷加固对桩基变形影响效果,得到旋喷加固可有效减小盾构穿越过程中桩基的侧向变形,其中加固后1号桩体减小侧向变形达28.5%,2号桩体减小侧向变形达42.2%。     

腹板受损U型梁承载力及破坏机理分析

研究目的:为研究腹板损伤情况下U型梁的竖向承载力,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立简支U型梁精细有限元模型,并根据足尺模型试验结果对有限元模型进行校核验证。通过在U型梁翼缘一定范围内施加侧向位移荷载,模拟U型梁腹板在极端状况下不同程度的损伤,并对不同腹板损伤程度的U型梁承载力进行分析。研究结论:(1)随着腹板损伤程度的提高和损伤范围的扩大,U型梁竖向变形刚度和承载力呈显著下降趋势,最大下降幅度达到53%和44%;(2)随着底板挠度增加,U型梁受损一侧腹板首先出现较大的面外变形,在腹板受损薄弱截面继而出现竖向贯通裂缝,最终结构发生非对称弯曲失稳破坏;(3)U型梁腹板对于结构整体竖向承载力贡献明显,在桥梁结构设计和运营阶段对腹板的防护设计要尤为重视;(4)本文研究可为U型梁桥的防撞设计提供一定参考。     

既有铁路基床非开挖旋喷加固效果数值分析

在基床内采用纵向旋喷桩加固措施是我国既有路基结构的一种新型加固方法,目前工程实践尚处于早期尝试阶段,理论研究尚未开展。论文阐述非开挖旋喷加固机理,并率先基于有限元理论建立列车-轨道-加固体路基三维动力分析模型,研究既有铁路路基加固前后基床动力特性变化。计算结果表明:(1)纵向旋喷桩可以有效控制路基面竖向位移,其中,在基床表层中加固效果明显,加固后路基面竖向动位移减少了41.2%;(2)旋喷桩加固后会引起路基面动应力增大,但由于固结体强度大幅增加,增加动应力与材料强度比值减小,所以整体路基结构受力有所改善;(3)非开挖旋喷加固法是一种有效的路基加固方法,适用于既有线路在运营条件下的快速加固。     

高速铁路无砟轨道路基沉降监测和研究

研究目的:高速铁路对路基工程工后沉降控制十分严格,路基工程工后沉降主要为铁路铺轨完成后地基的残余沉降。石家庄—武汉高速铁路设计标准为时速350 km,全线无砟轨道。为研究地基加固措施的科学性,在建设过程中,选取代表性试验工点对复合地基沉降进行监测和研究。研究结论:采用桩+板结构和CFG桩复合地基联合堆载预压措施加固深厚松软土地基,施工期沉降约占最终总沉降的72%～85%,有效地控制了路基工后沉降,整个区段内纵向沉降较为均匀,符合区段路基铺设无砟轨道要求,加固措施有效可行。     

高速铁路矮塔斜拉桥主梁局部受力行为分析

新建商丘至合肥至杭州铁路工程颍上特大桥在主梁斜拉索锚固区采用相比于隔板更为轻巧的横梁结构。针对这种新颖结构,为更好地了解其受力特性、优化构造细节,建立中支点至中跨跨中间的1/4主梁模型。模型考察主梁横梁局部应力,得到增设倒角可降低此处横向拉应力的结论。同时还关注腹板剪力分配,得到在无索区段中腹板承担较大剪力,有索区段相反的结论。最后通过索力作用下桥面板纵向应力分布模式,显示出索力在桥面板的传力路径,为结构局部优化、横向分析及结构配筋提供依据。     

轨道交通 U 梁温度梯度效应研究

为研究轨道交通 U 梁的温度梯度效应,整理并总结目前国内既有项目对高架 U 梁进行的温度监测模式及 研究结果,结合实体有限元模型计算分析,得出 U 梁在各温度梯度模式下的温度应力及变形值,并提出可应用于 工程设计的 U 梁温度梯度模式。研究结果表明,温度梯度荷载工况下的 U 梁纵向正应力值在设计正应力值中占 比相对较大,而横向应力和局部变形差相对较小;轨道交通线路走向大体呈东西向时,高架 U 梁运营后的腹板竖 向温度梯度建议采用指数函数,底板竖向温度梯度建议采用折线函数,研究结果可为相关工程设计提供参考。     

体外预应力加固重载铁路盖板涵试验研究

目前大秦铁路运输荷载日趋增加,桥梁的既有损伤不断加重,桥梁不断老化,破损。通过既有盖板涵承载力评估可知,盖板涵混凝土压应力已经超出规范要求。为了改善盖板的受力性能,提高盖板的承载能力,对盖板进行体外预应力加固。根据已加固盖板的室内静载试验和200万次疲劳试验,结合数据研究体外预应力的加固效果。结果表明,体外预应力加固可以大幅度提高盖板的承载能力,在正常使用状态混凝土压应力最大降低约32%。最后,根据力学理论推导体外筋应力增量计算公式,借助试验结果验证理论计算的准确性,为体外预应力加固的实际施工提供理论指导。