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简支空心板梁整体化层参与结构受力计算研究

城市建设理论研究(电子版) 2024年第7期 151-153页

作者：元信文刘子玮中国铁路设计集团有限公司

空心板梁采用大铰缝后，铰缝破坏得到了很好的改善。将整体化层纳入受力结构计算，具有理论及实验结果支撑。考虑整体化层参与受力后，简支空心板梁受力性能大大提高，主梁抗压安全储备及抗裂安全储备明显增加。根据对不同整体化层厚度... 详细信息

空心板梁采用大铰缝后，铰缝破坏得到了很好的改善。将整体化层纳入受力结构计算，具有理论及实验结果支撑。考虑整体化层参与受力后，简支空心板梁受力性能大大提高，主梁抗压安全储备及抗裂安全储备明显增加。根据对不同整体化层厚度的空心板梁梁所进行的受力分析，现浇整体化层的合理厚度宜采用12～14cm，不宜大于16cm。整体化层采用双层配筋方法能够增加结构耐久性，有效防止空心板梁铰缝破坏。整体化层参与结构受力可用于指导既有桥加固。

关键词：简支空心板梁铰缝现浇整体化层计算分析既有桥加固

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基于铰缝损伤度的空心板桥铰缝损伤识别方法

防灾减灾工程学报 2022年第3期42卷 523-533页

作者：项长生党聪周宇兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 安徽建筑大学土木工程学院安徽合肥230601

为了对空心板桥铰缝损伤进行损伤识别,根据铰缝受力和变形形式,将铰缝的剪切变形和横向拉压变形加以考虑,建立了一种弹簧铰连杆体系的铰缝计算模型,进而与空心板共同组成空心板桥结构计算模型。基于该结构模型详细叙述了铰缝损伤度的计... 详细信息

为了对空心板桥铰缝损伤进行损伤识别,根据铰缝受力和变形形式,将铰缝的剪切变形和横向拉压变形加以考虑,建立了一种弹簧铰连杆体系的铰缝计算模型,进而与空心板共同组成空心板桥结构计算模型。基于该结构模型详细叙述了铰缝损伤度的计算方法,并根据铰缝损伤度的大小来进行铰缝工作性能的评估。通过ANSYS数值分析和桥梁试验对该方法的准确性和实用性进行了验证。结果表明:该铰缝损伤识别方法能够准确识别数值模拟和实际桥梁的铰缝损伤;而且铰缝内力的计算结果与数值模拟能够很好的吻合;但铰缝损伤度大小与加载位置到损伤铰缝的距离成反比,因此建议加载位置应尽量靠近可能有损伤的铰缝。

关键词：空心板桥铰缝损伤度数值模拟桥梁试验

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基于相对转角与位移的空心板桥铰缝损伤识别

科学技术与工程 2022年第22期22卷 9812-9821页

作者：赵强黄旭升周宇安徽建筑大学环境与能源工程学院合肥230601 安徽建筑大学安徽省智慧城市工程技术研究中心合肥230601 安徽建筑大学土木工程学院合肥230601 安徽省装配式建筑研究院合肥230601

针对现有空心板梁桥铰缝损伤的研究中,对传统铰缝理论在实际铰缝内部受力状态及传力机制分析不足的问题,在考虑剪切传递和侧向力基础上,建立弹簧铰缝的铰缝力学模型,推出铰缝损伤程度计算公式,代入相对挠度、剪力和相对转角,计算出铰缝... 详细信息

针对现有空心板梁桥铰缝损伤的研究中,对传统铰缝理论在实际铰缝内部受力状态及传力机制分析不足的问题,在考虑剪切传递和侧向力基础上,建立弹簧铰缝的铰缝力学模型,推出铰缝损伤程度计算公式,代入相对挠度、剪力和相对转角,计算出铰缝损伤程度,定位损伤位置。研究发现,铰缝的受力状态较为复杂,因此若只考虑剪切传递并不完整,铰缝的侧向力也十分重要。依据既有铰接板理论,考虑铰缝的侧向力、损伤和变形,提出相应假设,建立铰缝力学模型和空心板桥计算模型。基于侧向力和剪切力产生的板梁相对转角和相对位移,建立了弹簧铰缝的力学模型,推出铰缝损伤程度的计算公式,并结合数值计算结果验证了理论模型的有效性,将相对挠度、剪力和相对转角代入公式,计算损伤程度,可有效发现铰缝损伤部位和计算损伤程度。结果表明,加载区域越接近损伤位置,损伤定位的精确性越显著,损伤程度识别结果的准确性越高。

关键词：空心板梁桥铰缝传力机制损伤识别相对位移

基于钢板-对拉螺杆的空心板桥铰缝加固技术研究

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工程抗震与加固改造 2022年第6期44卷 136-141页

作者：张会礼刘海宽河南省祯祥路桥科技有限公司河南郑州450000 郑州大学土木工程学院河南郑州450001 公路桥梁安全检测与加固技术交通运输行业研发中心河南郑州450015

为了改善空心板梁桥横向协同受力性能,以某16m跨空心板桥为工程背景,提出了一种基于钢板-对拉螺杆的铰缝加固方法。应用该方法对桥梁横向联系进行加固,并通过加固前后实测横向分布系数与理论值的对比,验证了加固效果。数值对比和分析表... 详细信息

为了改善空心板梁桥横向协同受力性能,以某16m跨空心板桥为工程背景,提出了一种基于钢板-对拉螺杆的铰缝加固方法。应用该方法对桥梁横向联系进行加固,并通过加固前后实测横向分布系数与理论值的对比,验证了加固效果。数值对比和分析表明:加固前实测梁板横向分布系数与理论值之比在0.013~1.659之间,大幅偏离理论值1,桥梁横向联系较差;加固后实测梁板横向分布系数与理论值之比在0.950~1.122之间,接近理论值1,表明梁板横向协同受力性能有效提高,加固效果良好。

关键词：桥梁空心板铰缝加固荷载试验横向分布系数

空心板梁桥超高性能混凝土(UHPC)铰缝弯剪受力性能研究

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公路 2023年第12期68卷 134-142页

作者：姚学昌阳晴段俊杰林福宽京珠高速公路广珠段改扩建管理处广州市515000 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司广州市515000 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京市100088

受普通混凝土(NSC)材料性能限制,空心板梁桥混凝土铰缝病害频发。在铰缝位置应用具有超高力学性能和良好界面黏结性能的超高性能混凝土(UHPC),可使铰缝受力性能得到明显改善,从而减少甚至避免铰缝病害的发生。首先通过数值模拟方法,得... 详细信息

受普通混凝土(NSC)材料性能限制,空心板梁桥混凝土铰缝病害频发。在铰缝位置应用具有超高力学性能和良好界面黏结性能的超高性能混凝土(UHPC),可使铰缝受力性能得到明显改善,从而减少甚至避免铰缝病害的发生。首先通过数值模拟方法,得到了不同工况下装配式空心板梁桥铰缝截面的最大弯剪比;接着,为研究不同铰缝材料对结构在弯剪耦合作用下的主要开裂形态、承载能力和荷载~挠度响应的影响,对NSC铰缝试验梁(N—N)、UHPC铰缝试验梁(N—U)两组铰缝梁模型开展了三点静力加载弯剪试验;最后通过建立有限元模型,探究了不同弯剪比及铰缝结构形式对铰缝梁结构受力性能的影响规律。试验结果表明,所有铰缝梁均在铰缝与预制构件的交界面处发生初次开裂;与N—N试件相比,N—U试件初裂荷载和极限荷载分别提高了477%和104%,且N—U试件的刚度及抗裂性能均显著强于N—N。数值分析表明,与常规型铰缝相比,采用键齿形、倒T形、工字形铰缝及其组合结构形式的梁的初裂强度显著提高,构造优化的铰缝形式可以更好地确保各梁间的整体性。

关键词：桥梁工程空心板梁桥超高性能混凝土(UHPC) 铰缝弯剪试验

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空心板梁桥铰缝疲劳损伤试验及评估方法研究

河南科技大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 65-72页

作者：康爱红顾倩俪唐站站沈楸扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 江苏省玄武岩纤维复合建筑材料工程研究中心江苏扬州225127

为研究混凝土空心板梁桥铰缝在疲劳荷载作用下的损伤规律,设计了三梁两铰缝结构体系的疲劳试验。对板梁挠度、裂缝开展、铰缝两侧的挠度差以及横向开合等进行了分析,提出了可以评价铰缝损伤状态的损伤系数,并在实际桥梁上进行了应用与... 详细信息

为研究混凝土空心板梁桥铰缝在疲劳荷载作用下的损伤规律,设计了三梁两铰缝结构体系的疲劳试验。对板梁挠度、裂缝开展、铰缝两侧的挠度差以及横向开合等进行了分析,提出了可以评价铰缝损伤状态的损伤系数,并在实际桥梁上进行了应用与分析。研究结果表明:在疲劳荷载作用下,铰缝性能劣化以及梁体的刚度退化趋势均具有“快-慢-快”的特点。在约15%的寿命周期中,铰缝开始全线渗水,但铰缝横向传力能力仍较强;在此以后约75%的寿命周期中,铰缝损伤发展较缓慢;在最后约10%的寿命周期里,铰缝传力能力快速下降,梁体损伤迅速,铰缝接近失效。通过对实际桥梁进行试验验证,证明所提损伤系数评价铰缝所处的损伤状态是可行且有效的。

关键词：桥梁工程空心板梁桥疲劳试验铰缝损伤规律

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空心板梁桥铰缝抗剪性能及加固技术研究

空心板梁桥铰缝抗剪性能及加固技术研究

作者：李勇光湖南科技大学

学位级别：硕士

目前在役的简支空心板梁桥数量巨大且普遍存在的病害主要有铰缝混凝土脱落、主梁梁底纵向裂缝、主梁错位、桥面铺装破损,有些更加严重的处于单板受力情况。产生这些问题的主要原因分以下几点:一是当时的设计标准不符合现在的车辆荷载要... 详细信息

目前在役的简支空心板梁桥数量巨大且普遍存在的病害主要有铰缝混凝土脱落、主梁梁底纵向裂缝、主梁错位、桥面铺装破损,有些更加严重的处于单板受力情况。产生这些问题的主要原因分以下几点:一是当时的设计标准不符合现在的车辆荷载要求;二是施工工艺粗糙(未凿毛);三是桥梁所处的环境恶劣;四是桥梁加固简单。为了减小空心板梁桥的病害,我国常用加固的方法有铰缝重筑、加厚桥面铺装、黏贴钢板或碳纤维板,以上加固方法效果不明显,空心板梁桥几年后又会发生病害。因此有必要对空心板梁铰缝受力机理进行更加系统研究。本文通过混凝土试块试验,及内聚力模型定义粘结单元的损伤准则和破坏准则,用粘结单元代替剪切面,研究了混凝土试块在不同侧压力作用下、不同凿毛深度、不同混凝土强度对混凝土抗剪强度的影响;研究了水泥砂浆、环氧树脂胶、耐候胶、粘钢胶、碳板胶对无铰缝试件的剪切强度影响;各种胶凝材料老化试验;通过有限元模拟了空心板铰缝钢板加固、碳纤维板加固、联合加固、大铰缝等。本文基于内聚力模型采用数值模拟和试验相结合的方法取得以下成果:(1)增加混凝土凿毛深度和夹层强度可以提高混凝土试件的抗剪强度,但是混凝土的薄弱面还是在交界面上,混凝土在剪力作用下仍沿着交界面开裂;通过混凝土剪切试验得到了不同混凝土强度、不同侧压力、不同凿毛厚度及不同形状新型铰缝试件的相应本构关系及关键本构参数;通过材料老化试验确定最佳抗老化材料为粘钢胶;通过混凝土剪切试验得到了最优新型无铰缝试件的形状为双折线及在最优无铰缝形状下得到最优抗剪的胶凝材料的本构关系及关键本构参数。(2)基于内聚力模型建立二维混凝土试件模型,模拟了不同凿毛厚度、不同混凝土强度、不同侧压力对剪切强度的影响,数值模拟结果和试验数据相差甚小,表明内聚力模型模拟混凝土剪切试件的可行性。环氧树脂胶、碳板胶、粘钢胶的不同形状的新型铰缝破坏时,破坏面有所改善,不只是沿着铰缝的交界面开裂,试块本身也会开裂,说明不同形状的新型铰缝受剪性能良好,一定程度上改善了铰缝受剪开裂模式;耐候胶的耐老化性能卓越但是它的抗剪强度较之普通混凝土的抗剪强度反而降低且耐候胶并没有改变铰缝的开裂模式;各种参数胶(除耐候胶)的新型铰缝试件的抗剪强度会提高,说明在不同胶凝材料作用下,铰缝的受剪承载力大大提高,开裂的可能性相较于水泥砂浆大大降低,其中剪切效果最优为粘钢胶的无铰缝试件,它比普通混凝土试件的剪切强度提高了约48.8%。(3)空心板铰缝组合加固加固效果最优,其比空心板桥未加固开裂极限荷载提高了约35.2%;更换大铰缝可以明显提高整体空心板的刚度和挠度;新型无铰缝空心板可以极大提高整体混凝土的抗剪性能并且有效改善空心板的整体刚度,而且破坏面有所改善,不只是沿着铰缝的交界面开裂,空心板本身也会开裂,新型铰缝受剪性能良好,一定程度上改善了铰缝受剪开裂模式。

关键词：铰缝压剪试验内聚力抗剪强度微观模拟,铰缝加固

考虑相对转角的空心板梁桥铰缝损伤识别方法研究

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考虑相对转角的空心板梁桥铰缝损伤识别方法研究

作者：黄旭升安徽建筑大学

学位级别：硕士

桥梁作为交通运输的咽喉,在如今日益增大的交通量、内部结构自然老化、各种外在自然灾害以及超重（或超限）车辆现象较为普遍的影响下,极易发生不可逆转的损伤,因此,桥梁结构安全监测与评估具有极大的重要性和必要性。针对现有空心板梁... 详细信息

桥梁作为交通运输的咽喉,在如今日益增大的交通量、内部结构自然老化、各种外在自然灾害以及超重（或超限）车辆现象较为普遍的影响下,极易发生不可逆转的损伤,因此,桥梁结构安全监测与评估具有极大的重要性和必要性。针对现有空心板梁桥铰缝损伤的研究中,对传统铰缝理论在实际铰缝内部受力状态及传力机制分析不足,尤其在考虑相对转角与相对位移方面缺少针对性研究,此外,桥梁铰缝结构损伤诊断的研究多停滞在定性与定位阶段,准确定量损伤的实例并不多见的问题,本文在考虑剪切传递和侧向力的基础上,建立弹簧铰缝的铰缝力学模型,推出铰缝损伤程度计算公式,并结合实际桥梁案例进行验证分析,研究发现该方法不仅能够达到定性损伤发生和定位损伤位置,亦可以达到精准定量损伤程度的目的。本文以实际空心板梁桥为例,通过MIDAS/Civil建立空心板梁桥有限元模型,并结合实际桥梁试验分析,进行了以下工作:（1）在分析铰缝内部受力状态及传力机制的基础上,建立铰缝力学模型和空心板梁桥计算模型,从挠度和转角出发,计算出相对位移、相对转角和铰缝剪力,推出铰缝损伤程度的计算公式,将相对挠度、剪力和相对转角代入推出的公式,从而计算出铰缝的侧向力和损伤程度。（2）对于空心板梁桥铰缝损伤进行了数值模拟分析工作,通过有限元软件建立出空心板梁桥模型,并采用虚拟横梁模拟铰缝,利用降低铰缝材料弹性模量的方法引入损伤。运用有限元模型模拟计算得到铰缝内部剪力、侧向力和相对位移值,将理论值与模拟值进行对比,代入公式计算得到了铰缝损伤程度的具体数值。结果表明,模拟结果与公式计算值吻合较好,荷载位置对于计算结果具有显著的影响,此方法可以达到定性损伤的发生、定位损伤的位置和定量评估铰缝损伤程度大小的目的。相较于既有的铰接板理论,该理论具有更高的精确性。（3）通过某空心板梁桥实际模型对桥梁内部进行应力有限元理论分析,得到理论计算的应力云图,并且利用空心板中心挠度的理论值和实测值对于该空心板梁桥铰缝的损伤程度进行了数值模拟和分析,得到了每个铰缝的损伤程度,给出了铰缝的具体修复和重建意见,具有实际参考价值。（4）在有限元软件MIDAS/Civil中进行空间受力精细化计算,在有限元模型中降低横向虚拟横梁材料的弹性模量引入25%损伤,得到每个工况下不同铰缝的转角值和桥梁的位移变形图,通过位移值计算得出相对位移,并与设定的模拟值进行对比,发现计算值与模拟值具有较强吻合性。实际静载试验测得了每个测点的位移和应变值,利用基于相对位移与相对转角的铰缝损伤识别研究方法进行试验结果分析,计算得到实际空心板梁桥铰缝的损伤程度,结果表明该桥梁的损伤情况较为严重,需要对铰缝进行重建与修复。

关键词：空心板梁桥铰缝传力机制损伤识别相对位移

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一种基于相对位移的铰缝传力性能评估方法

中南大学学报（自然科学版） 2013年第8期44卷 3377-3383页

作者：刘晓春卫军李沛余志武中南大学土木工程学院湖南长沙410075

在超载运输及严酷环境因素的长期作用下,装配式混凝土板梁桥的铰缝损伤诱发的铰缝开裂、渗水及桥面铺装错台等病害现象非常普遍。基于板梁桥铰缝的受力状态和变形形态的分析,提出采用铰缝处板梁间的相对位移与板梁挠度的比值来描述铰缝... 详细信息

在超载运输及严酷环境因素的长期作用下,装配式混凝土板梁桥的铰缝损伤诱发的铰缝开裂、渗水及桥面铺装错台等病害现象非常普遍。基于板梁桥铰缝的受力状态和变形形态的分析,提出采用铰缝处板梁间的相对位移与板梁挠度的比值来描述铰缝的损伤度的构想,建立考虑铰缝损伤的板梁桥的铰缝传力模型。结合板梁桥静载试验中多点加载及荷载偏心情况,提出以铰缝的损伤度为评价指标的板梁桥铰缝损伤及其横向传力性能的定量评估方法。实桥静载试验资料的验证结果证明,提出的铰缝损伤度评价指标及传力性能评估方法是合理的,可用于实际工程中混凝土板梁桥的受力状态评估。

关键词：板梁桥铰缝损伤相对位移传力性能评估