粘钢加固预应力混凝土箱梁桥极限承载力试验研究

设计制作了比例尺为1∶4的预应力混凝土拼宽连续箱梁桥模型,并通过静载试验和理论计算对模型加固前后的极限承载力进行了比较。研究表明:加固后的老桥极限承载能力得到了提高;加固后模型桥最终呈典型的连续梁在对称荷载作用下的破坏形态,并在其中某跨跨中形成塑性铰;模型桥U型粘钢后内支座会产生斜裂缝而导致抗剪破坏,因此在对预应力混凝土连续箱梁进行粘钢加固时应同时兼顾抗弯加固与抗剪加固。该研究可为预应力混凝土拼宽箱梁桥的加固方法研究提供参考。     

钢腹杆PC组合箱梁抗弯性能研究

以深圳南山大桥为工程背景，进行了钢腹杆组合箱梁的抗弯试验和空间有限元计算，对新型组合梁的受力全过程、结构破坏模式和极限承载力进行了分析。结果表明，其受力性能与混凝土箱梁大致相似，经历了弹性阶段、裂缝开展阶段、钢筋屈服阶段和结构失效阶段。对不同截面箱梁进行理论和有限元对比分析表明，PC箱梁、波形钢腹板PC组合箱梁和钢腹杆PC组合箱梁三者的承载力相近，钢腹杆PC组合箱梁的刚度相对较低。这表明由钢腹杆轴向伸缩引起的附加变形不可忽略。     

基于塑性分析的钢筋混凝土箱梁悬臂板横向受力有效分布宽度

目前国内外相关设计规范中关于行车道板横向受力有效分布宽度的取值是基于弹性理论分析结果确定的,不能体现塑性阶段行车道板横向受力特点。通过对2个钢筋混凝土箱梁模型上的4块悬臂板进行荷载试验,得出悬臂板极限荷载和塑性铰线分布形式,并运用塑性分析方法,推导钢筋混凝土箱梁悬臂板在局部荷载作用下塑性有效分布宽度的计算公式。试验结果和理论分析比较表明:悬臂板的塑性有效分布宽度与荷载作用位置及单位板宽正、负极限弯矩值相关;满足构造配筋要求的箱梁悬臂板进行极限状态设计时,建议采用简化的三折线破坏模式进行塑性横向有效分布宽度计算,取正铰线扩散角为45°,负铰线扩散角为60°;荷载作用于悬臂板边缘时基于塑性的横向有效分布宽度是基于弹性分析的1.58倍。     

核电工程钢板混凝土组合剪力墙面外弯剪性能试验研究

设计并进行了3个1/5缩尺模型的核电工程结构的巨厚双钢板混凝土组合墙体面外低周往复拟静力试验,分析了轴压力、混凝土强度对墙体的破坏形式、开裂荷载、极限承载能力、延性以及耗能能力的影响。研究表明:在面外荷载作用下,巨厚双钢板混凝土组合墙体出现典型的脆性破坏、延性较差、耗能能力较弱;适当地提高轴压力能有效地提高墙体的抗裂性能和一定程度地提高其极限承载能力;混凝土强度变化对该结构墙体开裂荷载影响不明显,但提高混凝土强度能一定程度地提高墙体的极限承载能力。     

装配式钢-混凝土组合结构抗剪性能试验研究

为研究一种新型的预制混凝土板与型钢组合的装配式钢-混凝土组合结构的抗剪性能,开展了4组12个试件(3个整体式现浇钢-混凝土组合结构试件,9个装配式钢-混凝土组合结构试件)的推出试验,分析了该组合结构的破坏形态、荷载-滑移曲线及极限受剪承载力.结果 表明,整体式现浇钢-混凝土组合结构试件的破坏形态为栓钉剪断;而装配式钢-混凝土组合结构试件表现为局部的栓钉剪断和混凝土剪切破坏,装配式现浇钢-混凝土组合结构试件极限滑移较整体式现浇钢-混凝土组合结构试件增加1倍,延性得到明显改善;装配式钢-混凝土组合结构试件极限受剪承载力约为整体式现浇钢-混凝土组合结构试件的80％,并满足规范要求;新旧混凝土结合面进行粗糙处理后,装配式钢-混凝土组合结构试件极限受剪承载力提高5％,抗剪钢筋直径由14am增加为20mm时,装配式钢-混组合结构试件极限受剪承载力提高10％.     

型钢后浇带结构模型试验及数值分析

采用结构模型试验与数值模拟分析的方法,对逆作基坑中所采用的型钢后浇带结构在荷载作用下的受力及变形特性进行了分析研究。通过缩尺比例模型试验,研究了型钢后浇带结构试件在集中荷载作用下的挠度变形、应力-应变规律及构件的破坏过程,得到了型钢后浇带结构的极限承载力。对模型试验与数值分析结果进行了对比,验证了数值分析方法的合理性。试验结果表明,型钢后浇带模型试件出现肉眼可见细微裂缝的分级荷载约为设计承载力的60%~90%;裂缝迅速扩展、结构发生破坏的分级荷载最高达到设计承载力的110%;型钢后浇带模型试件出现裂缝及发生破坏的截面均为主梁跨中截面,结构属于钢筋拉屈而产生的破坏;结构发生破坏时,后浇带两侧锚固段的混凝土及型钢结构处于弹性工作状态,并且H型钢锚固段与混凝土之间黏结性能良好,未出现混凝土开裂、型钢拔出等损坏。在基坑逆作施工阶段,型钢后浇带结构能够满足梁板结构的水平传力及竖向变形控制要求。     

波形钢腹板PC组合箱梁疲劳损伤对抗弯承载能力的影响研究

制作两根体外预应力波形钢腹板简支PC组合箱梁,其中第一根梁进行静力全过程试验,另一根梁先进行疲劳试验直至波形钢腹板出现疲劳破坏后进行静力加载全过程试验;得到两根组合箱梁在弹塑性阶段的基本力学性能、典型疲劳损伤特征和疲劳前后的抗弯承载力。根据混凝土材料的S-N曲线和疲劳荷载的实际应力比,推导混凝土材料疲劳损伤后的强度退化规律、总结混凝土割线模量、极限应变的退化规律,据此得到混凝土材料疲劳损伤前、后的本构关系;基于截面M-N-Φ关系编制体外预应力简支组合箱梁抗弯承载力的非线性全过程分析程序,对两根试验梁进行全过程加载的模拟分析,理论与试验结果吻合良好;两者均表明波形钢腹板的疲劳损伤对组合箱梁抗弯承载力影响不大,但会大大降低结构的延性。     

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁节段悬浇施工技术

波形钢腹板PC组合箱梁桥因将钢材的力学特性良好的应用于混凝土结构中,使得该型桥梁具有结构轻量化、预应力效率高、腹板抗剪强度大、造型美观等优点,从而得到了广泛的应用。该桥独特的组合结构使各构件受力清晰,这也充分发挥了材料的应力特性。同时,避免了传统全截面预应力混凝土桥梁腹板易产生斜向裂纹和跨中挠度不断增大的缺点。针对波形钢腹板PC组合箱梁桥截面采用波形钢腹板及混凝土组合形式的特殊构造,其施工工序有别于常规全截面悬浇混凝土预应力箱梁桥施工。文章阐述了单箱多室波纹钢腹板PC组合箱梁悬臂段采用钢腹板预安装及横隔板异步施工技术达到高效快速施工的相关原理,并简要介绍了其施工工艺流程、技术可行性及操作要点。该技术有效缩短工期,优化施工工艺,取得较好的社会经济效益。     

海洋平台摇摆柱体系摇摆柱构造试验研究与数值模拟

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,制作了4个方钢管组合型混凝土构件。试验研究了内部嵌入工字型钢和普通方钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;数值模拟了内部嵌入工字型钢和普通方钢管混凝土在相同试验条件下的破坏形态和荷载-位移曲线。对比试验结果和数值模拟结果发现,截面中增加工字型钢可以有效地增强钢管混凝土试件的抗剪承载力和变形能力;利用本文建立的有限元模型可以很好地模拟钢管混凝土的破坏形态、开始后弹性阶段和屈服阶段的荷载-位移曲线;对于有焊缝的钢管混凝土组合结构,增加焊缝强度可以提高结构的整体抗剪性能。     

波折钢腹板组合箱梁桥承载能力试验研究

为研究波折钢腹板组合箱梁桥在承载能力极限状态下的受力性能,以某路桥建设总公司研发的一种装配式波折钢腹板简支箱梁为研究对象,进行波折钢腹板组合箱梁承载力试验。通过在组合箱梁桥跨中及距跨中3.33m的位置非同步分级加载,测量不同截面在各级荷载工况下的应变,进而分析鉴定箱梁实际的极限承载能力,为类似桥梁的极限承载能力试验提供参考。     

钢锚板式钢-混凝土组合索塔锚固体系黏结滑移性能影响因素分析

在研究钢锚板式钢-混凝土组合索塔锚固体系极限承载力时,发现钢锚板与塔柱混凝土之间的黏结滑移是一种主要破坏形式.影响钢锚板式钢-混凝土组合索塔锚固体系钢-混凝土黏结性能的主要因素有混凝土强度、钢锚板厚度、钢锚板穿孔钢筋(PBL剪力键)数量和位置、隔板数量和位置.通过数值模拟方法,对钢锚板式钢-混凝土组合索塔锚固体系的黏结...     

某连续刚构桥局部预应力钢束失效分析及修复

以变截面连续刚构桥箱梁顶板空鼓和局部预应力钢束下沉病害修复为背景,按钢束完全失效的极限状态,通过有限元分析了该桥局部应力和整体受力状态,以及该病害对桥梁的影响程度,并提出了病害修复方案。研究结论表明:箱梁顶板局部钢束失效后,截面上缘正应力略微增大,截面下缘正应力变化较大,但仍满足规范要求;承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求;正常使用极限状态下应力、挠度和裂缝验算等均符合规范要求。根据分析结果,对混凝土空鼓和预应力钢束下沉病害提出了相应的修复方法。     

爆破荷载下混凝土桥梁结构特性分析

为研究爆破荷载下混凝土桥梁结构破坏和坍塌特性,建立了混凝土结构单元应力平衡关系,采用断裂力学基本理论分析混凝土结构高应变率的极限破坏形式,并通过混凝土模型破坏试验,结合贵港航运桥拆除工程实例进行研究。研究发现:混凝土模型在快速加载的条件下,结构的破坏承载能力远大于静载作用下的极限承载能力,借助相似试验的试验结果推断爆破荷载下混凝土结构的破碎断裂情况,以提高爆破拆除的准确率;基于拆除的基本理论,对优化爆破参数、提高爆破效果具有显著的现实意义。通过总结前人的研究成果,采用修正的JWLG状态方程对爆破荷载进行定量分析,实践表明能够较准确地估算炸药的用量。     

基于修正压力场模型的膜单元的开发及其在组合结构中的应用

以转动裂缝模型为核心思想的修正压力场模型(MCFT)是近30年来钢筋混凝土剪扭行为研究成果的代表之一,提出通过大型通用有限元程序ABAQUS 6.9二次开发将修正压力场模型应用于非线性有限元分析中,并在该模型的基础上作出一定发展,使其适用于压拉弯剪复合作用下的钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构的非线性分析。将该模型应用于国内外各种类型构件的分析中,包括钢筋混凝土梁(剪切破坏梁、弯曲破坏梁、弯剪复合破坏梁)、钢筋混凝土墙以及内嵌钢板混凝土组合墙,数值模拟结果与试验结果吻合良好,表明该模型充分兼顾准确性、通用性,为压拉弯剪复合作用下的钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构的非线性分析提供了有效的手段。     

新型波形钢腹板组合箱梁桥动力性能分析

对一种新型波形钢腹板组合箱梁桥结构开展了动力特性及抗震性能分析;以鄄城黄河大桥跨中箱梁段为例,建立组合箱梁桥的多尺度有限元模型,并与实测值进行了对比,验证了多尺度模型的有效性;基于此设计了该新型波形钢腹板组合箱梁的截面参数,采用多尺度建模方法研究了各参数变化对箱梁动力特性的影响规律,通过地震反应谱法分析了该结构在各向地震作用下的结构响应。结果表明：箱梁横隔板的数量和厚度是结构动力特性的敏感参数,对结构的扭转刚度影响很大;增大波形钢腹板厚度可有效提高结构刚度,且刚度增大对频率的影响程度大于质量增大对频率的影响,建议腹板厚度宜设为20～30 mm;槽形钢板可有效提高截面的抗弯刚度,尤其对结构竖向弯曲模态影响较大;横向地震作用对混凝土顶板和横隔板应力的影响最大,纵向地震力对波形钢腹板应力的影响最大,竖向地震力对混凝土底板和槽形钢板的应力影响较大。     

媒体重头文章概览

正《施工技术》09/2018型钢后浇带结构模型试验及数值分析该文通过缩尺比例模型试验,研究了型钢后浇带结构试件在集中荷载作用下的挠度变形、应力-应变规律及构件的破坏过程,得到了型钢后浇带结构的极限承载力。对模型试验与数值分析结果进行了对比,验证了数值分析方法的合理性。型钢后浇带模型试件出现肉眼可见细微裂缝的分级荷载约为设计承载力的60%～90%;裂缝迅     

Influence of group studs layout style on static behavior of steel-concrete composite small box girder models

设计制作4片具有不同栓钉布置方式的钢-混凝土组合小箱梁模型进行试验研究,并进一步采用有限元法,考虑组合梁材料的本构关系和接触问题等,对其从弹性荷载至极限荷载下的受力行为进行分析,得到从开始加载至极限荷载下各模型梁的荷载-挠度曲线、跨中钢梁底板应变随荷载的变化曲线和弹性阶段钢梁与混凝土板相对滑移的分布,以及组合梁的屈服荷载、极限荷载和破坏时混凝土板的应力云图等。与试验测试结果的对比表明,采用群钉布置的快速施工组合梁达到完全抗剪要求时,组合梁承载能力与焊钉数量和布置型式关系不大,按照文中建立的有限元模型能较好地分析预测快速施工不同群钉设计参数下钢-混组合梁的屈服荷载和极限荷载。     

群钉布置方式对钢-混凝土组合小箱梁受力性能的影响分析

设计制作4片具有不同栓钉布置方式的钢-混凝土组合小箱梁模型进行试验研究,并进一步采用有限元法,考虑组合梁材料的本构关系和接触问题等,对其从弹性荷载至极限荷载下的受力行为进行分析,得到从开始加载至极限荷载下各模型梁的荷载-挠度曲线、跨中钢梁底板应变随荷载的变化曲线和弹性阶段钢梁与混凝土板相对滑移的分布,以及组合梁的屈服荷载、极限荷载和破坏时混凝土板的应力云图等。与试验测试结果的对比表明,采用群钉布置的快速施工组合梁达到完全抗剪要求时,组合梁承载能力与焊钉数量和布置型式关系不大,按照文中建立的有限元模型能较好地分析预测快速施工不同群钉设计参数下钢-混组合梁的屈服荷载和极限荷载。     

波形钢腹板组合箱梁横向温度应力计算分析

波形钢腹板组合箱梁作为一种新型组合结构,由于其结构的特殊性,在日照温差作用下产生的桥面板横向应力需要进行深入研究与分析。论文基本平面外抗弯刚度相等的原则对波形钢腹板组合箱梁的横向框架计算提出了简化计算模型。依据现有的设计规范,计算了箱梁顶板在温度梯度作用下的温度自应力及次应力,并与同类型的混凝土箱梁进行比较,计算结果表明,波形钢腹板组合箱梁对温度梯度的敏感性较低,对于防止箱梁顶板出现纵向裂缝有一定优势。论文的结论可为波形钢腹板组合箱梁横向设计提供参考。     

轴压下钢管混凝土长柱稳定性能试验研究

为提高钢管混凝土长柱的稳定承载能力以及抗震性能,采用在长柱周边增加分肢柱的组合结构形式,对比研究了轴压作用下的组合柱受力性能,完成了两个分肢组合柱试件的轴压试验,即灌混凝土组合长柱与未灌混凝土组合长柱试件。试验过程中主要获取了组合柱的承载能力、破坏形态、内力分布等数据。试验结果表明,采用分肢组合柱可以显著提高钢管混凝土长柱的稳定承载能力,其极限承载能力由强度控制,周边分肢柱分担了约50%的竖向荷载;灌混凝土组合长柱的整体受力特性显著改善,极限承载能力大幅提高,且在轴压作用下最终破坏由上部单柱控制。基于试验结果,结合稳定理论基本原理,将组合柱简化为一变截面柱进行稳定承载能力计算,并对上柱长度、下柱长度、下柱层数等因素对组合柱承载能力的影响进行了探讨。