桥面混凝土铺装层对主梁承载能力的影响分析

在桥梁结构设计与桥梁荷载试验计算中,铺装层往往被保守地当作恒载来处理,未考虑其对主梁受力影响,而桥面铺装层对主梁的影响主要取决于铺装层与主梁的结合形式。文中以某普通钢筋混凝土梁为研究对象,针对桥面铺装结构和主梁的强、弱2种不同结合形式,在不同铺装层厚度下进行有限元模拟计算和结构静载试验;通过对比分析计算结果与试验结果,指出混凝土铺装层是桥梁结构承力构件的一部分,与主梁共同参与受力,从而提出桥梁结构计算模型中混凝土铺装层与主梁的合理的结合形式。     

基于病害控制的城市中小跨径钢桥面铺装设计

通过对城市中小跨径钢桥面铺装进行力学分析,明确了不同荷载条件和结构条件对铺装体系的受力影响,在此基础上,提出基于病害控制的铺装设计力学指标和标准。此外,结合城市中小跨径桥梁的荷载和结构特点,给出铺装材料和防水粘结材料的性能要求,以及铺装结构组合的设计原则和建议。研究成果对城市中小跨径钢桥面铺装设计具有一定的参考价值。     

装配式箱梁桥整体化层试验分析

装配式砼箱梁桥各主梁结构之间都有横向联系,共同承担桥体荷载。环境因素、行车荷载等都会对桥面产生影响,桥面整体化层将这部分荷载向其他结构传递,起到分散荷载和联结各主梁共同受力的作用。文中对装配式预应力砼箱梁桥进行荷载试验获取应变和变形数据,同时仿真模拟多工况下桥梁受力状态,并将两类数据进行对比,分析整体化层对整桥受力性能的影响。     

空心板桥桥面铺装对主梁受力性能影响分析

采用有限元计算模型,对空心板桥桥面铺装层对主梁受力性能进行了仿真模拟分析,并与荷载试验的结果进行了对比。结果表明,不考虑桥面铺装参与受力时主梁的计算应力、挠度、荷载效应分别比考虑桥面铺装参与受力时分别大22%、30%、38%,考虑桥面铺装参与主梁受力更加接近荷载试验的实测结果,结构更偏于安全。     

千岛湖1号桥桥面铺装层受力敏感性分析

明确铺装结构受力特性是桥面铺装材料设计的前提条件。结合千岛湖1号桥实体工程,为了给后续铺装用沥青混凝土材料选择和结构设计提供技术支持,针对大跨径水泥混凝土桥面受力特点,运用三维有限元分析软件建立合理的力学模型,对铺装层数、铺装层厚度、铺装层模量、外界温度和荷载大小等影响因素做出敏感性分析。研究表明：上述因素对铺装层受力都有一定的影响,其中桥面摩擦系数和胎压的影响最为敏感,建议在桥面铺装设计时,在满足桥面抗滑性能的基础上,尽量减小摩擦系数,并严格控制超载车辆。     

基于单板承载的钢纤维混凝土铺装结构工作性能试验分析

桥面铺装层是分散车轮集中载荷的桥面板保护层,直接参与结构受力。不同的铺装层设计对桥梁结构承载能力储备的影响不同。为研究钢纤维混凝土桥面铺装层参与结构受力的工作性能,通过无铺装层、有混凝土铺装层和有钢纤维混凝土铺装层空心板梁单板试验,研究铺装层对空心板梁受力性能的影响。试验结果表明,桥面铺装层与空心板梁共同受力性能良好,铺装层能显著提高结构开裂荷载和极限承载能力,增大结构刚度和改变结构破坏形态。     

桥面铺装对空心板受力性能影响分析

通过有限元计算程序,对空心板桥桥面铺装对主梁受力性能进行了仿真分析,并与荷载试验的结果进行了对比。结果表明,不考虑桥面铺装参与受力时主梁的计算应力、挠度、效应分别比考虑桥面铺装参与受力时分别大18%、34%、33%,考虑桥面铺装参与受力更加接近荷载试验的实测结果。     

车致疲劳损伤对钢-混凝土组合梁桥极限承载力可靠度的影响

钢-混凝土组合梁桥因其发挥了2种材料各自的优势,被广泛应用于中小跨径的桥梁结构中,而极限承载能力是评判其安全与否最直观的指标之一。为了对现役钢-混凝土组合梁桥的极限承载力进行更为准确的评估,提出一种确定钢主梁极限承载能力可靠度的新方法,该方法能考虑车辆荷载引起的疲劳累积损伤对钢主梁极限承载力的影响。首先建立了三维车桥耦合振动模型,并采用美国AASHTO桥梁设计规范中的Ⅰ形简支钢-混凝土组合梁桥、强度设计车辆荷载模型和疲劳设计车辆荷载模型作为算例进行分析。然后,基于建立的车桥耦合振动程序、S-N曲线和雨流计数法,获得不同桥面状态下强度设计车以不同车速过桥时产生的动力冲击系数和疲劳设计车以不同车速过桥时产生的疲劳损伤累积和最大应力,并根据卡方检验对在不同桥面状态和不同车速下获得的这3个参数的分布类型进行检验。最后,基于剩余强度理论,利用AASHTO规范中规定的桥梁承载力设计方程,建立能考虑桥梁全寿命周期内桥面处于不同状态时车辆过桥产生的累积疲劳损伤对钢主梁极限承载能力折减的极限状态方程,并以此对钢主梁极限承载力的可靠指标进行研究,获得其与疲劳设计车日均通行量的关系。研究结果表明：桥梁极限承载力可靠度会随着疲劳设计车日通行量的增大而降低;钢主梁疲劳累积损伤对其极限承载力折减具有重要影响。提出的方法为准确评估在役桥梁的极限承载能力提供了更为有效的途径。     

水泥混凝土桥梁铺装层受力特性分析

在荷载作用下,水泥混凝土桥梁铺装层与主梁间的粘结性、传力通畅程度直接影响到梁构件的受力性能和使用效果。遵循抗弯刚度与挠度比相似原则设计了空心板梁受弯试验缩尺模型,设计了由加载系统及数据采集系统构建的静载实验方案,分别对有铺装层及无铺装层的空心板梁构件进行逐级加载,并结合试验结果对两试验构件正截面应力、斜截面主应力、裂缝情况进行对比分析,探求铺装层在实桥中的受力特性,以期找出解决桥面水泥混凝土铺装层破坏的真正原因和解决方法。结果表明:水泥混凝土铺装层可提高梁体的承载力,但后浇铺装层与主梁粘结力不满满足二者整体受力的要求。     

连续箱梁桥桥面混凝土铺装层的受力分析

通过对连续箱梁桥桥面的铺装层受力分析,分析了桥面混凝土铺装层在动、静荷载下的最不利荷载位置,随后分别考虑了水平荷载、超载、铺装层厚度、以及铺装层模量力学响应影响,得出较强抗剪性能的粘结层对保持桥面铺装层整体结构的连续有显著作用,用一定模量的材料应用于铺装层,保证抗拉强度满足相应要求,对连续箱梁桥桥面铺装层设计施工有一定的指导作用。     

拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法

为研究拼宽空心板桥荷载横向分布系数的计算方法，首先分别开展采用8，22 cm铺装层的空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，接着开展采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥足尺模型荷载横向分布试验，并将试验结果与既有铰接板法和刚接板法荷载横向分布系数的计算结果进行对比分析；最后讨论既有铰接板法和刚接板法的适用范围，进而提出了一种新的荷载横向分布系数计算方法，并探讨拼宽空心板桥的拼接结构刚度取值的合理范围。研究结果表明：既有铰接板法和刚接板法分别适用于计算铺装层厚度较小和较大的空心板桥荷载横向分布系数，但二者均无法考虑不同铺装层厚度对荷载横向分布的影响，为此提出了考虑铺装层厚度影响的荷载横向分布系数计算方法，相应的计算结果与试验结果的偏差仅为2.7%；对于采用刚性拼接结构的拼宽空心板桥，铰接板法或者刚接板法均无法正确地反映拼宽空心板桥的荷载横向分布规律，为此提出了考虑拼接结构刚度的拼宽空心板桥荷载横向分布系数计算方法，其中新旧桥板高错位布置的拼宽空心板桥拼接结构刚度为不考虑新桥铺装层厚度的刚度，该方法求得的荷载横向分布规律与试验结果的变化趋势一致，相应的计算结果与试验结果的最大偏差仅为5.4%。     

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。     

采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装受力性能研究

为解决现有钢桥面铺装因大面积现浇超高性能混凝土(UHPC)产生收缩开裂,需密集配筋,施工现场需要大量蒸养设备等问题,提出了一种采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装。通过钢-预制UHPC板界面、钢-现浇UHPC板界面和预制-现浇UHPC界面局部模型试验,揭示了采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装各关键界面黏结性能;通过节段足尺模型试验与有限元分析,明确了车辆荷载下采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装的荷载效应。研究结果表明：钢-预制UHPC板界面受拉和受剪破坏均发生于粘胶层与预制UHPC板结合面,法向抗拉和切向抗剪承载力可保守地取5.2 MPa和8.7 MPa;栓钉间距在150~320 mm之间时,栓钉加密对钢-现浇UHPC板界面抗剪承载力影响较小,可根据中国规范进行现浇UHPC板中栓钉承载力的计算,抗剪刚度可保守的取110.0 kN·mm^-1;界面凿毛处理和湿接缝采用蒸汽养护,可使预制-现浇UHPC接缝的抗剪强度分别提升23%和20%,预制-现浇UHPC接缝抗剪强度可保守地取2.4 MPa;在3倍车辆设计荷载作用下,UHPC板以及钢-UHPC板界面的应力均小于容许应力。提出的采用预制-现浇UHPC板的钢桥面铺装方案可行。     

粉煤灰人工砂混凝土预应力空心板梁受力试验研究

进行了跨度为19．5m的原型粉煤灰人工砂混凝土预应力空心板从预应力钢绞线张拉到承载极限破坏的受力全过程试验，研究了其正截面和斜截面在正常使用状态下抗裂度、裂缝宽度和跨中挠度、极限承载能力等受力性能，为在公路桥梁结构中利用粉煤灰人工砂混凝土预应力空心板提供科研依据。研究成果应用于河南省焦作市路网改造道路的桥梁结构，取得了较好的技术经济效益。     

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。     

铰缝破坏对装配式空心板桥荷载横向分布影响的分析

铰缝破坏是装配式空心板桥的一种常见病害。为了得到车辆荷载下铰缝破坏程度对荷载横向传递的影响趋势以及每块空心板的最不利受力情况,对一座典型的预应力装配式空心板桥进行了计算分析。通过折减铰缝弹性模量的方法来模拟铰缝的破坏程度;采用影响线加载的方法获得最不利的车辆加载工况,并以主板跨中截面梁底的正应力为参数进行分析。结果表明：在铰缝弹性模量折减到千分之一时,正应力变化不大（铰缝两侧主板错位不大）;而当铰缝弹性模量继续减小时,正应力迅速增大（铰缝两侧主板错位迅速增大）。主板最不利的受力状况为单板受力。     

预应力混凝土空心板单板受力成因分析及处治措施

单板受力现象已经成为营运高速公路预应力混凝土空心板桥梁的一种普遍性病害，结合惠河高速公路桥梁的营运养护管理工作，对预应力混凝土空心板桥单板受力所产生原因进行了研究分析，探讨提出空心板梁桥单板受力的预防和治理方法。     

空心型箱形铁路框架桥的力学性能分析

为获得空心型截面铁路框架桥的承载性能,以某铁路框架桥实际工程为背景,将桥顶板和侧板分别沿纵向和横向挖孔,分析顶板沿顺桥向挖孔的理论依据。采用有限元软件ANSYS建立该结构与土体共同作用的模型,分析研究桥体位移沉降、主拉应力和基底附加应力的规律,并与原型框架桥进行比较,研究结果显示该框架桥提高了自身承载力,减小了其变形,从而验证了该框架桥的可行性,为此种结构的应用与推广提供了理论依据。