钢-混凝土-ECC组合梁受弯性能试验研究与有限元分析

为解决连续组合梁桥负弯矩区桥面板易于开裂的问题,提出了适用于连续组合梁桥负弯矩区的钢-混凝土-ECC组合桥面结构,将表面一定厚度的混凝土替换为混杂纤维ECC,提高连续组合梁桥负弯矩区耐久性。设计并完成了2根钢-混凝土-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁的静力单调加载试验。结果表明：在纵向配筋相同的情况下,ECC组合桥面结构的屈服荷载和极限荷载高于传统组合结构的,开裂荷载远高于传统组合结构的,且裂缝数量减少、宽度减小。基于试验数据,对GB 50017—2017《钢结构设计标准》中组合梁负弯矩受弯承载力计算方法进行了修正并验证,计算值与试验值吻合良好。利用ABAQUS软件建立了钢-混凝土-ECC组合桥面结构有限元模型,进行试验模拟和参数分析,研究发现ECC厚度增加对各项指标提升效率呈下降趋势;配筋率与各项指标成正比;在短期荷载作用下,2层配筋的组合梁开裂荷载与3层配筋的组合梁接近,但屈服荷载和极限荷载有明显提高。     

基于弯矩图理论的悬带桥方案设计及关键技术

悬带桥静力计算采用弯矩图理论。索在垂直荷载作用下,索的几何形状和简支梁弯矩图是完全对应的,相对应的悬索桥结构分析计算的弹性理论、挠度理论、有限位移理论而言,称为弯矩图理论。由于简支梁的弯矩图计算方便,大大简化悬索桥结构分析计算。同时,还介绍悬带桥的其他关键技术,指导设计。     

改进悬臂型张弦梁结构理论分析及试验研究

借鉴张弦梁结构(BSS)的构成原理,提出一种改进悬臂型张弦梁结构(CSS),并进行了理论分析和试验研究。通过向上、向下荷载作用下的结构静力和几何非线性分析,得知这种结构以承受轴力为主,并具有良好的稳定性和抵抗不对称荷载的能力。为验证这种新型结构的力学性能,设计了一个直径为54m的试验模型,并设计了支承部件、可调索杆、连接节点的制作方案,进而全面考察了索的初始预应力分布以及模型在满跨、半跨加载两种荷载工况下的静力响应。理论与试验研究结果表明,在这两种荷载工况下,模型的静力响应与理论分析结果基本吻合,改进悬臂型张弦梁结构(CSS)受力合理,是一种适于大跨悬臂屋盖的新型结构形式。     

重庆某桥加固后荷载试验分析

为保证重庆某桥加固后运营的可靠性、验证加固后桥梁结构是否满足承载力的设计要求,对该桥进行了静力荷载实验。本文介绍了试验的范围及内容,对控制荷载进行了说明、计算,进而确定了加载的荷载、工况以及加载的顺序。将Midas Civil 2010计算的理论应力和挠度值与实测值进行比较分析,结果表明该桥加固后营运安全可靠,刚度和强度满足设计要求。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。     

斜拉桥初始检查及静载试验要点分析

依据《公路桥涵养护规范:JTG 5120—2021》[1],大跨径的斜拉桥属于Ⅰ级养护检查的桥梁,初始检查的要求比交工验收检查更加全面和详细,文章特别阐述了变形观测所需永久性基准点和观测点的要求;并以实桥计算为依据,阐述了静荷载试验中确定加载位置工况时,尽可能将斜拉桥主梁最大正弯矩和最大挠度测试合成一个加载工况,将桥塔最大弯矩和最大水平位移测试合成一个加载工况,以便节省试验时间和成本;结构理论计算时,还应结合桥梁实测数据,考虑实桥的弹性模量、支座摩阻及铺装层等因素对计算模型进行修正、实桥的弹性模量、支座摩阻及铺装层对计算结果的影响。     

基于梁格法的独柱异形桥试验研究

以哈尔滨某交叉口一独柱异形桥为工程依托,采用Midas/civil有限元软件进行分析,并进行动力、静力荷载试验。试验表明:试验实测值与理论值吻合良好,该桥具有良好的工作性能,验证了梁格理论完全适用于异形桥的荷载试验分析;另外提出了检测悬臂大盖梁时,应该采用内置钢筋计进行应变检测。     

钢-ECC组合梁负弯矩区受弯性能试验研究

纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite,ECC）具有高延展性以及受拉刚化特点,应用于组合梁桥的负弯矩区时可有效减少桥面板的受拉开裂。完成了2根钢-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁对比构件在负弯矩作用下的静力加载试验,通过试验研究了不同配筋率的ECC对结构受力性能特别是抗裂性的影响。试验研究表明：在负弯矩作用下,钢-ECC组合梁的刚度较钢-混凝土组合梁明显提高|由于ECC翼板的抗拉作用导致截面中和轴上升,钢梁受压区增大,构件延性有所降低|钢-ECC组合梁可有效提高结构的开裂荷载并减小裂缝宽度,提高配筋率有利于进一步减少ECC翼板的裂缝宽度。提出了钢-ECC组合梁的承载力与开裂荷载的计算方法,提供了挠度分析的方法和裂缝宽度的基本模型。     

箱梁长悬臂板受力分析

结合某悬臂长度为5.8 m的现浇连续箱梁长悬臂板的设计实例,分析了影响普通钢筋混凝土长悬臂板受力性能的主要因素,得出如下结论:箱梁采用5.8 m长的梁板式普通钢筋混凝土悬臂板是可行的,其受力可以满足规范要求;该桥的悬臂板为双向板,悬臂根部主要内力为横桥向负弯矩,但距离悬臂根部一定距离后,主要内力转变为正弯矩,且主要弯曲方向为顺桥向。     

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。     

不平衡荷载对波形钢腹板组合箱梁桥受力影响

为研究不平衡荷载对波形钢腹板组合箱梁桥结构受力性能的影响,本文结合实体工程,通过数值仿真模拟悬臂浇筑施工,分析不平衡荷载对最大悬臂阶段和成桥阶段波形钢腹板组合箱梁结构的变形、应力及稳定性的影响程度.计算结果表明:在最大悬臂阶段和成桥阶段,不平衡荷载对主梁变形影响较大,对混凝土顶板压应力和钢腹板剪应力影响较小;并且,不平衡荷载对主梁变形的影响随其离中间墩距离的增大而增大,不平衡荷载对最大悬臂阶段和成桥阶段的波形钢腹板组合箱梁结构的稳定性影响均很小.     

等截面预制构件一点绑扎吊点位置的计算

现场沉桩或柱子斜吊法起吊、就位,一般采用单点吊立(图1a),可将构件简化为一端带悬臂的简支梁进行计算(图1b),承受自重均布荷载 q 的作用,吊点的合理位置是以使吊点处最大负弯矩与桩、柱身下部最大正弯矩绝对值相等的条件     

箱梁桥大悬臂桥面板有限元分析

悬臂板车轮荷载有效分布宽度的计算中,JTG 3362—2018《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.2.5条仅适用于悬臂板l_c≤2.5 m;而l_c> 2.5 m时,第4.2.5条规定采用沙柯公式计算悬臂根部单位宽度弯矩,计算不能直接用于有限元软件进行分析。结合工程实例提出了一种解决方案,即利用沙柯公式计算的弯矩,对有效分布宽度进行修正,并确定车载系数,再代入桥博V4对箱梁桥大悬臂桥面板进行计算,结果可靠。希望对类似工程有一定的借鉴意义     

双塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥结构稳定性分析

对位于印度尼西亚南加里曼丹省劳特岛的1座双塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥进行模拟分析,结合该桥实际工程情况,采用有限元分析软件MIDAS/Civil建立计算模型,分析成桥状态和最大悬臂施工状态下的结构动力特性、静力特性及风荷载作用下的稳定性。研究结果表明,如果索塔纵向尺寸过小,可能导致结构稳定性安全系数降低;成桥状态和最大悬臂施工状态下的结构颤振稳定性指数4. 0,应适当增加模型风洞试验检验抗风性能。     

悬臂梁桥中铰最佳位置的确定

简支粱桥是中小跨度桥梁的常用结构形式,当跨度较大时,其最大弯矩较大.悬臂梁桥因布置伸臂粱,可使粱的最大正负弯矩值明显减小,从而减少材料的用量.文章针对目前常用的较大跨度的悬臂粱桥进行了分析研究,根据梁最大正负弯矩绝对值相等的条件,分析了两跨悬臂梁桥承受各种荷载情况时的内力,并与简支粱桥进行了对比分析,得出了伸臂梁中铰的最佳位置,为相似桥粱和工程的优化设计提供了一定参考.     

中承式钢桁架拱桥静载试验研究

以某中承式钢桁架拱桥为工程背景，通过理论分析结合现场荷载试验，对其成桥运营状态的承载能力进行了评估。首先根据理论分析确定试验荷载、加载工况和加载方式；然后通过静载试验测定了该桥不同静载工况下各控制截面的挠度和应力状态。结果表明：静载试验的应力和挠度实测值均小于理论计算值，结构刚度、强度均满足规范要求，结构性能满足设计荷载正常使用要求。     

矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区受力性能试验研究

矩形钢管混凝土组合桁梁由混凝土板和矩形钢管混凝土桁架组成,在竖向荷载作用下,其正弯矩区可充分发挥混凝土板和桁架的组合作用,但负弯矩区的力学性能较为薄弱且受拉混凝土板容易开裂。针对这一问题,提出了在负弯矩区混凝土板施加预应力以及布置局部释放剪切作用的剪力钉相结合的组合桁梁结构形式。采用跨中施加反向集中荷载模拟连续梁支点反力的方法,对2榀承受负弯矩的矩形钢管混凝土组合桁梁进行了静力加载试验,对其荷载-位移关系、裂缝发展规律、混凝土板应变分布、桁梁荷载-应变关系、钢与混凝土界面滑移及承载力进行了分析。还根据组合桁梁的简化力学模型对不同加载阶段的结构特征荷载进行了讨论。结果表明：采用局部释放剪切作用的剪力钉和混凝土板施加预应力的组合桁梁结构形式可有效提高其抗裂性能,但对受弯承载力影响较小;在加载过程中混凝土板的开裂和杆件的屈服导致结构塑性变形增大,最终节点处焊缝撕裂,组合桁梁丧失承载力;由简化力学模型计算得到的结构特征内力与实测值吻合较好,可为矩形钢管混凝土组合桁梁负弯矩区的设计和计算提供参考。     

受水平循环荷载影响的斜桩p-y曲线构建及应用

p-y曲线法是分析水平受荷桩基承载变形特性的主要方法,利用p-y曲线法的关键在于构建合理的p-y曲线。在砂土地基中开展了2组共10根水平受荷斜桩模型试验,其中2根斜桩仅分级施加了水平静力荷载,其余8根斜桩先施加了不同幅值的单向水平循环荷载,然后再分级施加水平静力荷载。试验测试了10根斜桩的砂面处桩身横向位移及桩身应变,根据桩身应变计算得到了桩身弯矩,在此基础上根据Euler-Bernoulli梁理论得到了桩侧土抗力及相应的桩身水平位移,构建了承受水平单向循环荷载后再承受水平静力荷载时斜桩的双曲线型p-y曲线,并给出了斜桩初始地基反力模量及桩侧极限土抗力的确定方法。用上述构建的双曲线型p-y曲线计算了本文模型试验及文献中模型试验斜桩的响应,发现利用所构建的p-y曲线得到的计算结果与实测结果整体上吻合较好,说明本文构建的双曲线型p-y曲线是合理可行的。最后利用p-y曲线计算了承受单向水平循环荷载后再承受水平静力荷载斜桩的桩身位移及桩身内力,计算结果表明:(1)相对于斜桩桩顶自由,桩顶固支能有效地减小斜桩的桩身横向位移、桩身弯矩及剪力;(2)在单向水平循环荷载作用下,正斜桩桩顶横向位移、 桩身最大弯矩及剪力均小于负斜桩;(3)无论是正斜桩还是负斜桩,桩顶横向位移、桩身剪力随着抗弯刚度增加而减小,而桩身最大弯矩随着抗弯刚度增加而增加。     

新水东大桥引桥的成桥荷载研究

为准确评定新建桥梁的承载能力和评价其实际技术状况,对新水东大桥引桥这一预应力混凝土连续梁桥开展成桥荷载试验研究。利用有限元分析软件Midas/Civil计算试验加载工况的荷载效应理论值;用等效车辆荷载实施静力加载,并通过环境随机激励完成模态试验,测试计算出静载工况下各控制截面的挠度、应力及结构的基频。试验中采取有效措施确保挠度测试的准确性。成桥荷载试验结果表明,新水东大桥引桥承载能力和刚度满足设计要求,可以保证桥梁投入使用后的运营安全。     

复合型上承式葵形拱桥荷载试验及静动力分析

针对国内首次在软土地区修建的复合型上承式葵形拱桥--天津子牙河拱桥进行了成桥荷载试验和空间有限元分析.阐述了成桥荷载试验的加载方法、测试内容及试验结果.试验分别对主拱中跨中正弯矩截面、主拱边跨中正弯矩截面、腹拱L/4处正弯矩截面进行偏载加载和对称加载.实测了各工况下主拱和腹拱控制截面的挠度与应力幅值、纵向系杆索力及动荷载作用下的自振频率.实测结果与数值计算结果对比得出的校验系数均满足有关规程的规定,表明该桥设计荷载下结构安全可靠,满足运营要求.