FRP-钢组合结构桥梁建造关键技术研究

对FRP-钢组合结构公路桥研制过程中的关键技术进行了研究,通过GFRP桥面板的设计与加工、有限元分析和试验研究,研制出适用于我国公路桥梁用的重型FRP桥面板。将GFRP桥面板与波形腹板H型钢梁组合起来,建成我国第一座FRP-钢组合结构公路桥。对GFRP-钢组合结构公路桥梁结构进行成桥荷载试验。试验结果表明,FRP-钢组合结构桥梁处于安全受力状态,满足设计荷载下的使用要求。     

采用GFRP筋作为约束构件的体内不配筋混凝土板带的工作性能研究

本文建立一种基于压缩薄膜效应(Compressive Membrane Action,CMA)的采用GFRP筋作为体外约束构件的预制混凝土桥面板,并对其在静力荷载作用下的工作性能进行试验研究。通过将试验与传统桥梁面板结构进行对比发现,本文采用GFRP的新型预制桥面板与传统桥梁面板结构相比,极限承载力提高了57%左右;采用GFRP材料作为体外约束构件,合理使用面板内压缩薄膜效应作为承载机制,充分利用GFRP材料良好的抗拉性能和耐久性提高了结构的可持续性。     

钢板-GFRP组合桥面板受弯性能试验与理论分析

基于玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")具有轻质高强、耐腐蚀等优点,提出一种新型组合桥面板,即在钢板表面粘贴GFRP板,作为正交异性钢桥面板的防水和防腐蚀层,兼有增强钢板刚度的作用。在对组成材料材性测试的基础上,对组合桥面板试件在正弯矩和负弯矩作用下进行四点弯曲试验,测出各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线;通过换算截面理论推导出钢板-GFRP组合桥面板的刚度、跨中挠度和应力计算公式,并与试验值对比;在四种铺装模型下运用有限元软件分别对正交异性钢板进位移和应力分析。研究结果表明:钢板表面粘贴GFRP板可以有效提高钢板的屈服承载能力和刚度,降低钢板表面应力和开裂风险;钢板-GFRP组合桥面板弯曲性能的理论计算值与试验值吻合性较好。     

新型FRP-混凝土组合桥面板的初步设计

本文阐述了使用不同FRP材料与混凝土结合形成一种质轻、刚度大、耐腐蚀且经济合理的组合结构的基本设计思路,提出了一种新型的FRP-混凝土组合桥面板的结构形式,给出了FRP-混凝土组合桥面板的简化失效分析方法及其计算公式,并提供了FRP-混凝土组合桥面板的初步设计步骤。     

GFRP桥面板截面设计与结构分析

为减小GFRP桥面板在荷载作用下的局部挠度,在原有GFRP桥面板的芯管中增加一个腹板。对改进后的GFRP桥面板进行参数分析,研究新增腹板厚度和倒角半径对GFRP桥面板力学性能的影响。分析结果表明,随着新增腹板厚度的增加,改进后GFRP桥面板的整体挠度和局部挠度逐渐减小,首层破坏荷载逐渐增大。但新增腹板厚度大于8mm时,改进后的GFRP桥面板的整体挠度和局部挠度减小的趋势逐渐变缓。新增腹板倒角半径对改进后GFRP桥面板的挠度影响很小,首层破坏荷载随着倒角半径的增大先增大后减小。     

探究新技术在公路桥梁设计中的应用

现阶段我国交通已经进入了突飞猛进的发展阶段,全国各城市间交通都在往快捷道方式发展,因此公路呈网状拓展。我国地形广袤,地质复杂,复杂地形占了相当大的比重,因此在这种地形中的公路桥梁是最重要的组成部分。这使得我国近些年扩大了公路桥梁工程建设的规模。而通过对近些年高速公路桥梁建设和设计工作实际情况的了解与分析,确定公路桥梁设计工作存在明显的问题,给工程建设带来较大的负面影响。为了避免此种情况发生,应当了解公路桥梁特点,明确施工要求,进而科学、合理的进行公路桥梁设计,为高质高效的建成公路桥梁创造条件。由此可以确定,在公路桥梁建设中,提高新技术在公路桥梁设计效果很是必要。     

刍议公路桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法

自从改革开放以来,我国经济有了很大的提高,公路桥梁对促进经济发展具有举足轻重的作用。但是,公路桥梁工程中一直存在钢筋的锈蚀、破损等问题,如果不立即对其展开处理维修措施,将会导致公路桥梁的组织结构受到损坏,并降低公路及桥梁的承载力。同时,还会加快公路桥梁的进一步损坏的速度,缩短公路桥梁的使用寿命和结构安全。本文首先对公路桥梁钢筋锈蚀的危害做了陈述,对公路桥梁钢筋的锈蚀的原因进行了分析研究,最后提出了公路桥梁钢筋的锈蚀具体防治方法。     

FRP-混凝土组合桥面结构热应力分析

采用我国现行桥梁规范中最不利的三种环境温差作用(两种均匀温度变化和一种梯度温度变化),利用有限元软件ABAQUS对一种FRP-混凝土组合桥面结构进行热应力分析,得到了该组合桥面结构在这三种温差作用下的变形特征和应力分布状况。有限元模拟结果表明,均匀温度变化效应大于梯度温度变化效应;温差作用对FRP-混凝土组合桥面结构非常不利,在以后FRP-混凝土组合桥面结构设计中需将此作用作为重要的荷载之一加以考虑。     

公路桥梁设计关键技术及解决措施探究

随着我国工程建设的不断发展,人们对于公路桥梁的设计要求越来越严格,因此公路桥梁的设计相关技术在工程建设的过程中起着至关重要的作用。在公路桥梁的施工以及设计的过程中都应当有着准确的数据作为技术支撑,并且有着一套完整的方案措施,才能够确保公路桥梁的设计能够安全、符合实际的进行。公路桥梁工程在拥有大量投入资金的发展建设中,有效地提升公路桥梁设计技术,能够快速帮助企业在工程施工的过程中,完善公路桥梁工程管理制度、改善公路桥梁建设施工质量,有效地节省一定的建设成本,最重要的是,能够使得公路桥梁工程建设完成的安全性及可靠性,还能够延长公路桥梁的使用年限。本文就公路桥梁设计关键技术的问题以及解决的方案进行探讨。     

对路桥设计中的安全性和耐久性的几点探讨

公路桥梁作为交通枢纽性工程,其在公路交通工程中占据关键的地位。但随着公路桥梁工程的大量兴建,它在运营过程中受材料性能、受力荷载、环境因素的影响,其耐久性能随时间发展而逐渐降低,当降低到极限值时可能会发生桥梁坍塌事故。因此,为了确保公路桥梁结构运营的安全性、耐久性,对其设计过程中安全性与耐久性的研究具有非常重要的意义。     

格构腹板增强轻木夹芯复合材料桥面板的制备与受弯分析

提出了一种新型格构腹板增强轻木夹芯复合材料桥面板,这种面板具有轻质高强、耐腐蚀、易拼装等特点,可用于军事舟桥等组合结构桥梁领域。该新型桥面板的复合材料面层、格构腹板与芯材在模具内通过真空导入工艺整体一次成型,利用格构腹板提高面层与芯材的整体性,可更大程度地发挥新型桥面板的受力性能。基于复合材料夹层结构经典理论,对该桥面板在典型轮式车辆和履带式车辆荷载作用下的性能进行了受力分析。结果表明:该桥面板的刚度满足设计要求;纤维面层正应力和轻木芯材剪应力均满足强度要求;与原同尺寸军用桥面板相比,减重57%。     

拉挤成型GFRP桥面中间管组力学等效研究

对于新型GFRP组合梁桥结构,其设计主要由刚度控制。借鉴传统弹性等效原理,将材料和结构两个层次上均为正交异性的GFRP组合桥面等效为工程上通用的正交异性板,从而达到利用已有成熟计算方法进行计算的目的。本文对拉挤成型GFRP桥面系统中间纤维管组的弹性等效进行了分析,建立了将拉挤成型GFRP桥面中间管组等效为几何尺寸完全相同的正交各向异性板的等效模式,并通过有限元计算对提出的等效方法进行验证。结果表明,本文所述方法对拉挤成型GFRP组合桥面系统的中间管组进行等效是有效可靠的。     

采用GFRP配筋解决混凝土碳化对桥梁面板的负面影响

桥梁面板是桥梁结构的主要构件,对结构的整体性能和交通运输起着至关重要的作用。然而随着使用年限的增加,混凝土碳化将对钢筋混凝土桥梁面板的耐久性能产生较大的影响。近年来,玻璃纤维增强复合筋材(GFRP Bars)因具有高强、轻质、耐腐蚀等性能而逐渐被工程界认可。非线性有限元分析的结果表明,由于压缩薄膜效应的存在使得同样配筋率的GFRP筋混凝土桥梁面板与钢筋混凝土桥梁面板的工作性能相似,证实了GFRP筋代替钢筋的可行性。在分析混凝土的碳化机理和GFRP的材料属性后发现,由于碳化使混凝土的渗透性和孔隙率降低,在碳化发生以后GFRP筋混凝土桥梁面的耐久性能不仅没有下降反而有所提高。     

采用GFRP配筋解决混凝土碳化对桥梁面板的负面影响

桥梁面板是桥梁结构的主要构件,对结构的整体性能和交通运输起着至关重要的作用.然而随着使用年限的增加,混凝土碳化将对钢筋混凝土桥梁面板的耐久性能产生较大的影响.近年来,玻璃纤维增强复合筋材(GFRP Bars)因具有高强、轻质、耐腐蚀等性能而逐渐被工程界认可.非线性有限元分析结果表明,由于压缩薄膜效应的存在使得同样配筋率的GFRP筋混凝土桥梁面板与钢筋混凝土桥梁面板的工作性能相似,证实了GFRP筋代替钢筋的可行性.在分析混凝土的碳化机理和GFRP的材料属性后发现,由于碳化使混凝土的渗透性和孔隙率降低,在碳化发生以后GFRP筋混凝土桥梁面的耐久性能不仅没有下降反而有所提高.     

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。     

GFRP桥面铺装力学性能研究

GFRP桥面铺装是GFRP桥面板组合梁桥行车体系的重要组成部分。本文采用有限元分析软件对车辆荷载作用下GFRP桥面铺装层的应力分布情况进行了分析,得到了计算铺装层最大拉应力的控制荷位,并计算了在此荷位下GFRP桥面铺装层中的应力水平。研究了GFRP桥面铺装层中的应力、应变分布规律。根据分析结果,提出了大广高速6号跨线桥及类似GFRP桥面铺装的设计指标。     

玻璃钢/钢材复合结构舟桥模型试验研究

本文采用玻璃钢/钢材复合结构形式的4折带式舟桥模型为试验对象,对每两个方舟模型互相连接后进行竖向加载试验.试验结果与根据结构相似理论得出的结果相比较表明,模型受力性能较稳定,能承受最大荷载与理论计算的结果较吻合.玻璃钢壳板与钢质构件之间应力分配较为合理,玻璃钢壳板的受载情况良好,能承受较大荷载.但玻璃钢壳板的挠度值偏大,特别是甲板面需要考虑采取适当措施来加强.     

Structural improvement of strengthened deck panels with externally bonded plates

Concrete bridge decks require eventual replacement and rehabilitation due to decreasing load-carrying capacity. This paper compares different strengthening design procedures that improve the usability and structural performance of bridge decks. The failure characteristics of bridge decks strengthened with various materials such as carbon fiber sheet, glass fiber sheet, steel plate, and grid CFRP and GFRP are analyzed, and the theoretical load-carrying capacities are evaluated using traditional beam and yield line theory, and punching shear analysis. The strengthening materials increase the punching shear strength of the deck and change the failure mode of the strengthened panel.