节段预制拼装箱梁桥抗剪性能试验研究

湿接缝纵向拼装的方法在节段预制拼装桥梁中得到广泛应用,但是湿接缝结合面抗剪受力性能研究较为缺乏。以某高速公路20 m装配式预应力混凝土简支箱梁桥为背景,设计了节段预制拼装箱梁桥的抗剪性能足尺模型试验,对桥梁湿接缝节段的抗剪性能进行了研究,建立了试件的有限元计算模型。研究结果表明,现浇接缝和相邻节段预制箱梁的挠度在试验初期变形基本一致;当荷载超过600 kN时,挠度差明显增大;当试验荷载达到1 100 kN时,湿接缝与箱梁混凝土的结合面失去传递荷载的能力,试验模型发生破坏;采用节段预制拼装的箱梁桥,其破坏模式是先结合面开裂后湿接缝混凝土开裂破坏;施加并提高纵向预应力,可以提高拼接箱梁桥结合面开裂后的承载能力。     

中、下承式钢管混凝土拱桥面内振动模态分析

采用Katayama提出的随机子空间识别法对环境脉动下八座钢管混凝土拱桥实测动力响应进行识别,与采用最大熵谱法获得的计算结果进行的比较验证了采用方法的正确性。建立了实测桥梁的有限元模型,理论模态与试验模态吻合良好,讨论了主拱跨径、截面和桥道系结构等结构参数对钢管混凝土拱桥面内振动模态特性的影响,指出了钢管混凝土拱桥面内一阶基频的统计近似公式的局限性,提出了基于Rayleigh能量法的静力计算方法,可用于预估和校核中、下承式钢管混凝土拱桥面内低阶频率。     

中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析

进行了八座钢管混凝土拱桥车振动力响应实测,建立了考虑车桥相互作用的有限元计算模型,通过与实测加速度响应进行的比较表明钢管混凝土拱桥车桥振动计算方法的正确性。利用有限元模型,对钢管混凝土拱肋和悬吊桥道系的加速度、速度动力响应和冲击系数进行了对比分析。结果表明:虽然钢管混凝土拱桥的冲击系数可能较大,但是它作为行车舒适性的判断依据并不合适,应采用加速度或速度响应来评价。提出了不同路面平整度下预估中、下承式钢管混凝土拱桥车振动力响应的近似公式,通过实桥分析确认了该公式的可行性。     

大跨径独塔斜拉桥成桥5年实桥试验对比分析

为了对某大跨径独塔混凝土斜拉桥的实际承载能力和健康状况进行分析与评价,在2008年和2013年进行了外观检查和荷载试验。通过有限元模型分析、外观检查、斜拉索索力测试和荷载试验,对测试结果和试验数据进行对比,对桥梁的实际承载能力进行分析,并对桥梁健康状况的变化进行总结。结果表明:海洋气候会造成钢结构腐蚀,海水的潮汐作用会对桥梁下部结构特别是基础和墩台造成明显影响。全桥斜拉索索力值没有出现太大的变化。荷载作用下主梁的挠度规律与理论计算基本一致;实测主梁的挠度小于规范规定的限值;应变、挠度和主塔偏位校验系数均满足规范的限值要求。与2008年实测频率相比,2013年大桥的实测频率未发生明显改变;与理论结果相比,实测振型与理论计算结果一致,实测频率略大于理论计算结果,说明荷载试验的理论计算准确,桥梁整体动力性能良好。     

单向纵坡预应力混凝土斜拉桥施工监控

闽江大桥由于采用单向纵坡,在桥梁施工过程中需要对桥梁的纵桥向位移进行监测。同时,大跨径预应力混凝土斜拉桥的施工监控,对于保证施工过程中结构的内力和变形始终处于规定范围内,以及成桥后的内力和线形符合设计要求,非常必要。通过对闽江大桥的施工过程进行理论分析、实桥测试,实现对桥梁施工过程的精细化控制。施工过程中两个最不利施工阶段的静力计算结果表明,施工过程中混凝土应力值满足要求。体系转换前后,主梁的纵桥向位移监测结果表明,阻尼器的设置可有效控制体系转换时主梁的纵桥向位移。施工监控结果表明,二期恒载完成后,桥面标高的实测值与设计院提出的计算值较为吻合;主塔偏位控制结果满足要求;全桥索力实测值与设计值一致,斜拉索索力控制结果满足要求;主梁和主塔的各应力控制截面应力没有出现拉应力,且最大压应力满足要求。     

预应力碳纤维板加固空心板桥试验研究

以装配式简支空心板桥为研究对象,设计并制作了1跨8 m足尺模型,开展车辆荷载作用下预应力碳纤维板加固空心板桥受力特点和破坏模式试验研究,验证预应力碳纤维板加固方法的合理性和有效性。试验结果表明:预应力碳纤维板加固空心板桥的破坏可分为4个主要阶段,包括弹性工作阶段、裂缝开展阶段、结构胶失效阶段和空心板塑性阶段;由于空心板跨径小、抗弯刚度大,预应力碳纤维板加固空心板的破坏形式为强度破坏,达到破坏荷载时,碳纤维板与混凝土之间的结构胶失效;与未加固的空心板相比,空心板开裂荷载提高167%、挠度减小32%,加固后空心板原有的裂缝宽度减小了31%。预应力碳纤维板加固空心板的抗弯承载力和抗弯刚度均得到提高,且预应力碳纤维板加固可闭合空心板底部已产生的裂缝。因此,预应力碳纤维板加固空心板桥是有效合理的。     

装配式空心板桥抗剪加固模型试验

针对传统加固方法受空心板桥作业空间的限制,难以实现空心板桥抗剪加固的这一弊端,提出一种凿除空心板端部顶板并在端部空腔内注入混凝土的空心板桥抗剪加固方法。模型试验结果表明,未加固的空心板在试验荷载作用下,腹板发生开裂后试验构件立即失去承载能力。加固后的空心板在腹板发生开裂后可以继续保持承载,填芯混凝土与空心板混凝土保持整体受力。加固后空心板腹板发生开裂时的荷载较未加固的空心板提高5.1%,极限荷载较未加固的空心板提高19.2%。加固后的加载点的挠度比加固前小21.1%,而加固后跨中截面的挠度比加固前小4.0%。加固后空心板最大剪应变比加固前降低约7%。说明抗剪加固可以有效提高空心板抗剪承载能力,空心板端部填充的混凝土极大地提高了支点附近的局部刚度。