FRP-混凝土组合桥面板疲劳性能研究综述

FRP-混凝土组合桥面板是由底部FRP型材和上部混凝土通过各种组合连接方式结合而成的新型桥面板形式,由于FRP材料所具有高强轻质、良好耐久性能和良好抗疲劳性能等特点,经合理设计的FRP-混凝土组合桥面板在桥梁上部结构工程应用中具有显著性能优势和广泛应用前景,逐渐受到工程界重视.FRP-混凝土组合桥面板的疲劳强度计算、疲劳刚度退化、疲劳寿命评估以及在疲劳荷载下的动力响应机制等疲劳受力行为是直接关系到FRP-混凝土组合桥面板工程应用的关键问题,亟待开展相关试验与理论研究.本文综述介绍了国内外FRP-混凝土组合桥面板及采用FRP-混凝土组合桥面板的组合梁桥的应用情况与疲劳性能研究现状,并对今后需要重点研究的问题提出了相关建议.     

连接件在桥梁结构中的应用与研究

叙述了各种连接件在桥梁结构中的应用现状,提出了对连接件按照应用方式及其刚度的分类方法,并对焊钉连接件、开孔钢板连接件及其组合连接件的最新研究成果进行了归纳整理.     

开孔板连接件相对滑移机理试验研究

为研究组合结构桥梁中开孔板连接件的相对滑移机理,以开孔板厚度、孔中钢筋直径、开孔板孔径为变化参数,进行了21个开孔板连接件抗剪性能模型试验。通过理论分析与试验结果比较,揭示了开孔板连接件相对滑移量主要由孔中钢筋剪切变形量、孔中混凝土压缩变形量和剪切变形量三部分组成,以及抗剪承载力对应相对滑移量随板厚增加而减小,随孔径、孔中钢筋直径增加而增大的滑移机理。     

拱结构的弹性二次屈曲性能

本文详细阐述了拱的非线性屈曲的两种形式,即极值点屈曲和二次分叉屈曲;建立了一种简捷的计算二次分叉屈曲的方法,并且通过例题证实了其可靠性;通过对拱屈曲前后荷载--位移曲线的全过程分析,研究了矢跨比下拱的各种屈曲性能;提出的索--拱杂交结构能显著地提高拱的承载力并能有效地防止二次分叉屈曲的发生,计算结果对拱的设计有参考价值。     

石拱桥的有限弹簧法分析及其安全性评价

依据计算几何学的分割理论,开发了对石拱桥进行任意形状单元划分的计算机前处理系统,提出了用有限弹簧法模拟石拱桥力学性能的计算方法。其特点是能够把石拱桥的拱圈看成个别石材块体构成的不连续体,考虑拱圈随着偏心压缩而引起的石材块体间开口变形的同时,也考虑拱背填料和拱圈的相互作用及其它的荷载分散效果。数值模拟了多跨石拱桥在分布活荷载及其水平地震荷载作用下的力学性能,并进行了安全性评价。     

大跨径槽桥合建结构体系与荷载效应研究

为了高效利用国家基础设施资源,提出了大跨径槽桥合建的结构体系并分析了其荷载效应。对水重、交通活载在主跨100～300 m范围内的槽桥合建结构响应进行了分析,并针对预应力混凝土刚构、上承式拱结构、斜拉索结构三种结构体系开展了研究。结果表明:在混凝土刚构槽桥合建中,恒载效应为上部箱梁弯矩控制因素,当主墩相对刚度变化较大时,温度效应控制了主墩结构设计;在上承式钢管混凝土拱槽桥合建中,拱脚处,水重和交通活载的总效应超过恒载效应,合理选择拱轴线对于主拱肋受力至关重要;采用桁梁的斜拉管桥合建,上层为交通桥面层,下层可设置大管径输水管,结构刚度大,可满足输水与交通运输两种功能同时运行;提出的输水结构效率系数可用于槽桥合建结构概念设计。     

劲性钢筋混凝土(SRC)框架节点抗剪强度的研究

本文通过对劲性钢筋混凝土(SRC)节点的试验分析,提出了内含有斜拉、斜压腹杆的刚架,在水平荷载作用下达到极限状态时,该刚架节点形成塑性铰,混凝土达到抗压极限强度而被压碎,成为可变体系导致节点破坏的 SRC 节点的受力模型。因此,通过试验与塑性极限分析,可建立起 SRC 节点抗剪强度的实用计算公式。经验证表明,该公式和试验结果较为吻合,且偏于安全。     

预制桥面板齿槽-U筋湿接缝受力机理分析

为改善装配式桥梁预制桥面系连接性能,提升施工效率,提出一种新型齿槽-U筋湿接缝构造。通过非线性有限元模型,从混凝土应变、结合面接触应力、U筋应力等方面分析了其受力机理,并对抗弯性能影响因素开展了参数化研究。结果表明：新型湿接缝弯曲破坏过程中,依次发生预制板齿槽根部混凝土开裂、结合面渐进损伤脱黏、U筋受拉屈服,最终因顶部混凝土压溃导致结构失效。模型存在明显的弹性段、弹塑性段和屈服段。所提出的湿接缝构造U筋传力可靠,极限荷载时已发生屈服。有齿槽模型开裂荷载较无齿槽模型提高30.1%。湿接缝模型抗弯承载力受U筋直径、桥面板厚度影响较大。湿接缝长度对裂后刚度与延性存在影响。     

开孔板连接件抗剪承载力试验研究

为建立组合结构桥梁使用的开孔板连接件抗剪承载力计算方法,对连接件的推出式和插入式两种抗剪试验方式进行比较;并以开孔孔径、混凝土抗压强度、孔中有无钢筋、孔中钢筋直径及屈服强度、开孔板厚度及高度、混凝土块厚度等为变化参数,进行了66个开孔板连接件模型试件的抗剪承载性能试验;基于国内外168个模型试验提出了开孔板连接件抗剪承载力的计算式。研究结果表明:该计算式包含孔中混凝土作用和孔中钢筋及其对混凝土约束的作用,物理意义明确;可适用于孔中钢筋有无、孔径35mm~90mm、混凝土强度等级C20~C70、孔中钢筋直径10mm~25mm及屈服强度295MPa~480MPa的开孔板连接件,适用范围较广。     

GFRP加肋折形模板施工过程模拟试验

提出了带有T形肋板的GFRP折形底板,通过肋板孔中混凝土、贯通筋与混凝土浇筑形成桥面板的结构形式,制作了由两个GFRP底板单元组成的模板试件,通过灌沙的方式模拟施工时混凝土浇筑过程的荷载作用,探讨了GFRP加肋折形底板作为无支撑模板使用的可行性。结果表明,所设计的GFRP加肋折形模板的刚度和强度满足相关施工规范的要求。