收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

装配式空心板桥铰缝受力性能研究

杨继新  
【摘要】: 装配式空心板桥由于其预制、安装、施工工艺简单、工程造价较低,同时板桥具有建筑高度最小等优点,所以在中小跨径桥梁中得到广泛地应用。但从已建成桥梁的运营状况来看,也存在一些较为典型的病害。通过调研分析表明,影响空心板桥正常使用和结构安全最突出的问题是由于横向联系结构偏弱,单板刚度较低所造成的,而究其根源,空心板桥铰缝破坏是主要原因。空心板间铰缝处混凝土破碎、脱落、大面积渗漏,除引起梁本身破坏外,还可引起桥面铺装、伸缩装置、桥梁支座等的破坏,使桥面平整度降低,甚至出现桥面铺装拥起、破碎、脱落等现象。这不仅严重地影响了行车的舒适性,增加了行车的安全隐患,还大大降低了桥梁结构的整体承载力。 本文通过调研分析和阅读大量的相关文献对空心板桥铰缝破坏的原因、一般特征及其危害性进行了探讨和研究。简要介绍了基于ABAQUS有限元方法分析空心板桥所涉及到的非线性理论及其处理办法,本文主要包括材料非线性和接触条件非线性,非线性材质采用Newton-Raphson方法来解决,接触条件非线性采用了满足Coulomb摩擦定律罚函数公式进行处理。铰缝中的混凝土和钢筋用ABAQUS有限元提供的混凝土塑性损伤模型和经典的金属塑性模型分别实现。 建立实桥模型并与静载实验实测数据进行对比,由此验证了采用三维有限元程序ABAQUS6.8对考虑铺装层影响的空心板桥进行数值模拟和仿真研究是可行的、合理的和有效的,得到桥面板和铰缝的接触面采用滑动摩擦体系与实际相符。 利用有限元程序ABAQUS6.8对有限元模型进行如下分析: (1)横向和纵向荷位对铰缝受力性能的影响,通过变化横向和纵向荷位,得到铰缝受力的最不利位置,并对不利荷载位置作用下的铰缝受力性能(包括沿纵向和跨中截面板高方向)进行深入细致的分析。 (2)对不同跨径空心板桥进行对比分析,在相同荷载,相同作用位置其荷载横向分布系数也是不相同的,跨径越小,横向荷载分布系数越不均匀。同一编号的空心板桥纵向正应力随跨径增大而增大。从荷载传递率来看,随着跨径的增大,荷载传递率逐渐增大。 (3)超载是对空心板桥铰缝结构各项指标中影响最大的因素,超载比例的增大会引起各项应力的增大,而且可能使铰缝混凝土的拉应力超过其抗拉强度,造成破坏。 (4)摩阻系数跟桥面的粗糙程度、车辆的速度、车辆的轮胎样式等因素有关。通过改变摩阻系数实现水平荷载的变化,并对比分析其对铰缝结构应力及变形的影响,发现水平荷载对铰缝结构中沿桥跨纵向的应力影响很大。 (5)沥青混凝土铺装层厚度改变对铰缝结构的各项应力影响较大,增加铺装层厚度将减小铰缝结构的纵向拉应力最大值,其余应力随着铺装层厚度增加,在10cm~12cm之前衰减幅度很大,之后衰减幅度逐渐减缓。其中剪应力衰减较大,当厚度由4cm增加到20cm时,剪应力衰减最大近90.4%。可见,增加铺装层厚度对于降低铰缝结构剪应力效果明显。 (6)沥青混凝土弹性模量随外界气温变化和荷载作用时间的改变变化很大,分析证明沥青铺装层的模量变大时,各应力均呈减小状态,而且增加铺装层弹性模量对铰缝结构的剪应力影响较大。 (7)当铺装层厚度一定时,桥面铺装材料采用刚性的钢筋混凝土和钢纤维混凝土对铰缝结构受力性能更为有利。 (8)通过改变铰缝结构弹性模量模拟不同等级的铰缝混凝土,发现随着铰缝弹性模量增加,铰缝结构的最大正应力及剪应力都呈现单调增加趋势,铰缝的竖向位移减小。 (9)铰缝结构泊松比的变化对铰缝的各应力及挠度影响不明显。 (10)桥面板与铰缝结构的接触状态比较复杂,研究发现接触条件变化对铰缝剪应力影响较大,铰缝结构和桥面板之间的良好粘结,对铰缝结构的受力性能有利。 (11)通过改变梁体密度,发现在跨径和截面相同的情况下,减轻自重,对铰缝结构受力性能有利。 (12)对铰缝常见加固方案进行对比分析,发现施加横向预应力筋效果最好。其次是加粗铰缝钢筋,但是采用该方法加固时不容易施工,不过在设计中适当加粗钢筋对新建桥梁还是有现实意义的。再次是铰缝底部及顶部增加钢板的方案,这两种方案不仅加固效果明显,而且施工也方便。 中小跨径装配式空心板桥在内蒙古地区应用十分广泛。不过从已建成桥梁的使用状况来看,铰缝破坏病害比较突出。故本论文研究成果将及时服务于正在蓬勃发展的西部地区中小跨径桥梁工程建设,对提高工程质量,保证空心板桥的结构安全度及耐久性,减轻高速公路养护阶段的工作量以及节省大量的养护资金,促进当地社会经济的发展,都具有迫切性和重要意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈闯;;空心板桥铰缝损伤识别方法研究[J];黑龙江科技信息;2010年26期
2 白璐;;空心板桥桥面铺装三维有限元法分析[J];交通标准化;2008年07期
3 沈苏平;刘小强;彭立;;板式桥梁合理结构形式分析与研究[J];公路;2009年11期
4 杨继新;崔亚楠;高俊强;;铺装层参数对空心板桥铰缝受力性能的敏感性分析[J];内蒙古工业大学学报(自然科学版);2010年01期
5 于春江;俞博;王文刚;张婷;张剑;叶见曙;;采用自密实混凝土铰缝的空心板桥应用研究[J];公路交通科技(应用技术版);2010年08期
6 杨建中;曲福来;赵顺波;;装配式预应力空心板桥面混凝土铺装层病害及防治[J];华北水利水电学院学报;2010年01期
7 李宁;闫卫红;;郑漯高速改扩建工程桥梁加宽设计[J];交通标准化;2009年15期
8 张长江;;空心板桥桥面病害及处治对策研究[J];交通标准化;2011年18期
9 刘道葵,孙波;中小桥施工中的几个问题[J];湖南交通科技;2001年04期
10 白璐;;空心板桥水泥混凝土桥面铺装结构有限元分析[J];科学之友(B版);2007年03期
11 张柳煜;邬晓光;林成;杨雨厚;;桥面铺装对空心板受力性能影响分析[J];公路交通科技(应用技术版);2010年08期
12 王浩忠;;简支空心板桥经济跨径优化设计[J];赤峰学院学报(科学教育版);2011年07期
13 周义武,赏锦国;先张法预应力混凝土空心板梁桥的合理设计[J];中南公路工程;1988年02期
14 陈晓强,赵佳军,吴建平;板梁结构由铰缝引起的病害分析及加固改造[J];现代交通技术;2004年01期
15 张燕飞;;河滩存放预应力混凝土空心板裂缝原因与防范措施[J];赤峰学院学报(自然科学版);2007年06期
16 陈多鸠;;在河滩存放预应力混凝土空心板导致裂纹产生与防范措施[J];科技资讯;2008年24期
17 唐军;王新建;;交角与纵坡对空心板桥盖梁坡度及标高计算的影响[J];商丘师范学院学报;2009年12期
18 魏洋;胡胜飞;张敏;田野;;环氧树脂在简支板梁桥铰缝加固中的应用研究[J];特种结构;2006年04期
19 尚海军;李永和;袁慧;;桥梁单板受力成因分析和防治对策[J];公路交通科技(应用技术版);2007年12期
20 张志;;空心板铰缝破坏机理及防治措施研究[J];山西建筑;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李现科;黄福伟;;空心板桥横向连接的有限元建模技术研究[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2010年
2 毛文华;邱红霞;姬艳春;;装配式空心板桥加固改造——横向体外预应力钢绞线施工工艺与质量控制研究[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2005)[C];2005年
3 彭彦忠;王宏义;;中小跨径预应力空心板桥铰缝加固处理方案的比选[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第三册)[C];2005年
4 何立忠;季玉华;张广寅;;天津地区简支板梁桥典型病害分析与对策[A];第十八届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2008年
5 卢小锋;温唯勇;;成乐高速公路汶川大地震灾后病害特点分析及处治方案研究[A];汶川大地震工程震害调查分析与研究[C];2009年
6 胡进昌;陈水生;胡钊芳;;体外预应力横向加固空心板桥的应用[A];第六届全国土木工程研究生学术论坛论文集[C];2008年
7 文坡;蒲黔辉;;肋拱桥的病害检测及加固技术研究[A];第十六届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2004年
8 陈自辉;朱奕勤;章日凯;;浙江省公路空心板梁桥调研及分析简介[A];浙江省公路学会2005年年会论文集[C];2006年
9 李本伟;谢邦珠;肖世卫;贺智功;;龙洞背桥病害检测与加固方案[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2003年全国桥梁学术会议论文集[C];2003年
10 韩宗泽;刘治国;习会峰;;混凝土桥梁碱蚀探究[A];第十八届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 康省桢;预应力混凝土空心板梁桥破坏机理试验研究[D];郑州大学;2010年
2 蒲广宁;减梁增肋法加固空心板桥力学原理与工程应用研究[D];长安大学;2012年
3 唐先习;混凝土桥梁合理耐用结构构造的研究[D];长安大学;2010年
4 李沛;钢筋锈蚀对混凝土梁构件力学行为影响的研究[D];中南大学;2012年
5 宋金强;宛坪高速公路桥梁病害机理及防治关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘近龙;空心板桥整体加固技术研究[D];长安大学;2012年
2 杜红静;装配式空心板桥横向加固结构分析方法研究[D];长安大学;2012年
3 李辉;在役旧空心板桥检测及承载能力评估[D];吉林大学;2011年
4 杨继新;装配式空心板桥铰缝受力性能研究[D];内蒙古工业大学;2009年
5 季秋成;空心板铰缝破坏机理及防治措施研究[D];长安大学;2010年
6 刘沛林;装配式钢筋混凝土简支板梁桥铰缝受力性能研究[D];清华大学;2010年
7 李亚龙;高速公路空心板桥加宽改造刚度渐变技术研究[D];郑州大学;2010年
8 白璐;空心板桥水泥混凝土铺装合理结构和材料研究[D];长安大学;2007年
9 韩相东;空心板铰接形式的对比分析及其应用[D];长安大学;2010年
10 董海航;装配式板桥铰缝受力机理与耐用性能研究[D];长安大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 于宛尼;谁是桥梁塌陷的罪魁祸首[N];工人日报;2011年
2 陈绍有 方由朝;将军坪建设“民心桥”[N];商洛日报;2009年
3 通讯员 刘永勤;机场高速维修工程完成年度施工任务[N];甘肃经济日报;2009年
4 李鹏飞;南北呼应架双桥 长虹横贯清水河[N];张家口日报;2010年
5 通讯员 陈小平 实习记者 王缘;嘉兴7002座公路桥梁全面“体检”[N];中国交通报;2011年
6 首席记者 柳尧杰;我市斥资亿元疏通城市道路[N];莱芜日报;2009年
7 记者 翟相哲 实习生 杨柳;我市交通重点项目正加速推进[N];邯郸日报;2009年
8 本报记者 罗艾宇;要在确保质量安全的基础上全力加快施工进度[N];铜仁日报;2010年
9 邱灿旺;泰宁—— 灾后首座重建桥竣工通车[N];三明日报;2010年
10 李阳阳 余雯雯 孙晶晶 孙燕 逯海涛 李振阳;四问钱江三桥引桥事故[N];中国安全生产报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978