基于截面应力法的钢-UHPC组合板初裂荷载计算方法研究 被引量：18

1

作者 卜一之 刘欣益 张清华 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期209-217,共9页

负弯矩作用下钢-超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)组合板结构层的局部受拉开裂问题,是该类新型组合桥面板结构体系应用和发展的基础性研究课题。基于平截面假定和双折线UHPC拉伸本构模型,提出了能够描述UHPC结构... 负弯矩作用下钢-超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)组合板结构层的局部受拉开裂问题,是该类新型组合桥面板结构体系应用和发展的基础性研究课题。基于平截面假定和双折线UHPC拉伸本构模型,提出了能够描述UHPC结构层实际应力分布的截面应力法,用于计算这种新型结构在纯弯曲作用下的开裂荷载。通过2组4个模型试验并结合相关文献试验结果对所提出的计算方法进行了验证,研究结果表明:利用截面应力法能够较为准确的描述钢-UHPC组合板在纯弯曲作用下的开裂行为,计算给出的开裂荷载与实测值比值平均为0.95;UHPC的开裂强度仅取决于其自身材料特性,钢-UHPC组合板开裂荷载的提高不会影响UHPC层的开裂强度;UHPC层在可视裂缝出现时的应变硬化高度是组合效应及配筋对其约束的直观体现;减小纵筋保护层厚度或提高配筋率能够提高UHPC应变硬化区域高度,提高钢-UHPC组合板抗弯性能。 展开更多

关键词 桥梁与隧道工程 钢-UHPC组合板 超高性能混凝土(UHPC) 截面应力法 开裂强度

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火灾下PC箱梁的损伤评估与加固设计 被引量：11

2

作者 刘世忠 马朝旭 +2 位作者 李丽园 吴焕庆 刘欣益 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期94-100,共7页

大嶝大桥第五联桥跨(4×35m预应力混凝土连续箱梁)因火灾受损,火损范围为靠桥台跨12m左右的箱梁底板、腹板和翼缘板。为恢复该桥使用功能,利用超声波检测技术、模态试验方法对桥跨结构混凝土的火损波及范围、深度进行了现场检测试验... 大嶝大桥第五联桥跨(4×35m预应力混凝土连续箱梁)因火灾受损,火损范围为靠桥台跨12m左右的箱梁底板、腹板和翼缘板。为恢复该桥使用功能,利用超声波检测技术、模态试验方法对桥跨结构混凝土的火损波及范围、深度进行了现场检测试验,同时利用ANSYS有限元软件建立该桥跨三维和二维有限元火损分析模型,进行桥跨火损过程仿真分析,结果表明:有限元仿真识别的损伤范围、深度与现场检测结果吻合良好。在此基础上提出分别对底板、腹板及翼缘板采用粘贴钢板和增设预应力碳纤维板等加固修复措施。加固后桥跨超声波检测、静动载试验结果表明,桥跨结构静、动力性能得以恢复,承载能力达到设计要求。 展开更多

关键词 箱梁桥 预应力混凝土梁 火灾 超声波检测试验 模态试验 温度场 有限元法 加固措施

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连续钢箱梁桥顶升改造方案比选及关键技术 被引量：11

3

作者 刘欣益 杨子江 +2 位作者 冯明扬 黄俊豪 伍明强 《世界桥梁》 北大核心 2016年第1期87-91,共5页

厦门仙岳路跨台湾街路口连续钢箱梁桥(编号L3)为(36+45+36)m竖向凸曲线下坡桥梁,根据高架桥提升改造的线形要求,需将L3联桥顶升调整为凹曲线上坡桥。经多方案优化确定采用先整体顶升后将其切割为7段进行调坡改造的方案。采用有限元软件... 厦门仙岳路跨台湾街路口连续钢箱梁桥(编号L3)为(36+45+36)m竖向凸曲线下坡桥梁,根据高架桥提升改造的线形要求,需将L3联桥顶升调整为凹曲线上坡桥。经多方案优化确定采用先整体顶升后将其切割为7段进行调坡改造的方案。采用有限元软件建立L3联桥整体及局部模型,通过顶升改造施工仿真优化,设定了现场实时监控的位移和应力偏差预警值,确定每次顶升行程100mm;对顶点位置钢箱梁腹板增设加劲肋进行加固,避免腹板局部失稳;设置独立的纵向限位装置,使L3、L4两联桥梁的纵向伸长互不干扰;按精确理论计算值给千斤顶和分配梁中心设置预偏心,解决梁体旋转伸长问题;加工可微形转动的千斤顶支撑垫板和不同倾角的楔形钢板垫块,保证分配梁底面和千斤顶顶面在顶升过程始终保持密贴。 展开更多

关键词 连续梁桥 钢箱梁 桥梁顶升 切割 线形调整 方案比选 有限元法

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书夹型钢-混组合结构在桥梁加宽中的应用研究

4

作者 刘世忠 王方旭 +2 位作者 朱立龙 刘欣益 苏学冰 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期21-27,共7页

为避免桥梁加宽时下部结构拓宽,减少新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,提出一种以钢结构立柱及护栏、书夹式钢板、高强度螺栓为主要构件,超高性能混凝土(UHPC)为铺装层的书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽。为评估该组合结构在运营条件下的... 为避免桥梁加宽时下部结构拓宽,减少新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,提出一种以钢结构立柱及护栏、书夹式钢板、高强度螺栓为主要构件,超高性能混凝土(UHPC)为铺装层的书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽。为评估该组合结构在运营条件下的安全性,以厦门官浔溪大桥加宽工程为背景,通过实桥现场静载试验研究水平荷载作用下书夹型钢-混组合结构的力学性能,并与数值仿真结果进行对比,验证试验结果的可靠性。结果表明:实测结果与数值仿真结果吻合良好;书夹型钢-混组合结构关键部位荷载~位移曲线、荷载~应力曲线呈线性变化,钢结构最大拉应力约为材料屈服强度的75%,整体结构处于弹性工作阶段;螺栓预紧力有效减少了高强度螺栓的直剪作用,降低了剪切疲劳破坏风险;采用书夹型钢-混组合结构进行桥梁加宽可有效避免下部结构拓宽,改善新旧桥面纵向裂缝及铺装层损伤,具有较好的加宽效果。 展开更多

关键词 桥梁加宽 书夹型钢-混组合结构 位移 应力 螺栓预紧力 静载试验 数值仿真

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UHPC构件受拉性能的细观力学解析方法 被引量：5

5

作者 刘欣益 张清华 +2 位作者 程震宇 贾东林 卜一之 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期45-54,共10页

超高性能混凝土(Ultra-high-performance Concrete,UHPC)的受拉性能直接影响结构的抗裂性和耐久性,是结构设计中重要的力学指标之一。为研究UHPC构件在弯拉荷载作用下产生宏观裂缝前的受拉力学特性,以钢纤维与水泥基的协作受力特性为切... 超高性能混凝土(Ultra-high-performance Concrete,UHPC)的受拉性能直接影响结构的抗裂性和耐久性,是结构设计中重要的力学指标之一。为研究UHPC构件在弯拉荷载作用下产生宏观裂缝前的受拉力学特性,以钢纤维与水泥基的协作受力特性为切入点,考虑钢纤维分布方向的随机性服从正态分布,建立了钢纤维受拉作用下的细观力学模型。该模型将钢纤维力作为由水泥基加载的被动力进行分析,在充分考虑水泥基材料特点的基础上,发展了UHPC构件受拉作用下宏观裂缝出现前弹性和拔出2个阶段的力学行为预测模型;开展了UHPC试件的纯弯曲试验,标定了材料受弯全过程中的关键力学指标,重点关注理论预测的弹性和拔出2个阶段的力学行为,并与预测模型计算结果进行对比;采用文献中钢纤维增强混凝土的试验结果进一步印证细观力学模型的适用性。理论分析及试验结果表明:建立的细观力学模型可准确描述出现宏观裂缝前受拉UHPC构件内部钢纤维的抗拉力学行为;预测模型计算的理论值与UHPC构件受拉作用下弹性和拔出2个阶段的力学指标试验结果吻合良好;常规钢纤维掺量的UHPC受拉性能由其内部钢纤维主导,理论计算时忽略受拉状态下水泥基对UHPC轴力的贡献不仅可以简化计算,而且可将其视为工程应用时的安全储备;建议的双折线拉伸本构中弹性与拔出2个阶段的极限应变分别为180×10^(-6),1042×10^(-6)。 展开更多

关键词 桥梁工程 细观力学模型 纯弯曲试验 超高性能混凝土 钢纤维 双折线拉伸本构

原文传递

某预应力混凝土箱梁桥火灾下温度场数值模拟 被引量：3

6

作者 冯明扬 刘欣益 伍明强 《公路工程》 北大核心 2016年第2期208-212,216,共6页

为探究预应力混凝土桥梁受火灾过程中温度场分布规律,以受火灾后的某预应力混凝土箱梁桥为研究背景,借鉴国内外有关混凝土和钢材热工性能随温度变化及热传导理论方面的研究成果,采用瞬态热分析方法,运用ANSYS对火灾下箱梁截面进行非线... 为探究预应力混凝土桥梁受火灾过程中温度场分布规律,以受火灾后的某预应力混凝土箱梁桥为研究背景,借鉴国内外有关混凝土和钢材热工性能随温度变化及热传导理论方面的研究成果,采用瞬态热分析方法,运用ANSYS对火灾下箱梁截面进行非线性热分析,数值模拟出了火灾延时180 min箱梁截面温度场分布。研究结果表明利用有限元软件对受火桥梁温度场进行数值模拟分析是准确的、可行的,所得结果可为灾后桥梁修复工作提供参考。 展开更多

关键词 桥梁受火 预应力混凝土箱梁 温度场 非线性热分析 ANSYS

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某PC梁桥火灾后损伤评估及加固设计 被引量：3

7

作者 冯明扬 刘世忠 +2 位作者 黄俊豪 刘欣益 杜立山 《铁道建筑》 北大核心 2015年第11期27-29,共3页

为了对遭受火灾的某PC梁桥进行损伤评估,利用超声波检测技术、模态试验方法对受火桥跨混凝土火损的波及范围、深度等进行现场检测。利用ANSYS建立受火跨桥梁二维、三维有限元模型模拟实际受火箱梁截面温度场。结果表明有限元仿真识别的... 为了对遭受火灾的某PC梁桥进行损伤评估,利用超声波检测技术、模态试验方法对受火桥跨混凝土火损的波及范围、深度等进行现场检测。利用ANSYS建立受火跨桥梁二维、三维有限元模型模拟实际受火箱梁截面温度场。结果表明有限元仿真识别的混凝土损伤范围、深度与现场检测结果吻合良好。在此基础上提出对受火箱梁采用粘贴钢板和增设预应力碳纤维板等加固修复措施,加固效果为现场静、动力试验和模态实测数据所验证。本文所提出的方法及工程实例可供工程技术人员借鉴。 展开更多

关键词 火灾 PC梁桥 损伤评估 维修加固

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三跨异型连续钢箱梁动力特性改善研究 被引量：2

8

作者 刘欣益 杨子江 冀伟 《兰州交通大学学报》 CAS 2015年第1期33-37,共5页

某三跨异型连续钢箱梁人行天桥在行人通过时晃动明显,经有限元分析和规范计算该桥主跨的竖向基频为2.54Hz,正好位于易发生人桥共振的2.0-3.0Hz区间内.为了改善该桥的动力特性,找到了原设计中不满足规范竖向基频的原因,并提出了在主跨钢... 某三跨异型连续钢箱梁人行天桥在行人通过时晃动明显,经有限元分析和规范计算该桥主跨的竖向基频为2.54Hz,正好位于易发生人桥共振的2.0-3.0Hz区间内.为了改善该桥的动力特性,找到了原设计中不满足规范竖向基频的原因,并提出了在主跨钢箱梁顶板上焊接10cm高T型钢板,并作横向连接形成封闭箱室以提高箱梁有效高度的措施,通过三维有限元多方案分析,能够将该桥主跨的竖向基频提高至3.3Hz.所推荐的方案简单易行,对交通干扰小,可有效减小人行天桥的晃动,可为同类工程提供借鉴. 展开更多

关键词 三跨异形连续钢箱梁 动力特性 舒适度 竖向基频

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竖曲线上超大顶升高度PC连续箱梁顶升施工监控技术 被引量：1

9

作者 黄俊豪 刘世忠 +2 位作者 冯明扬 刘欣益 杜立山 《铁道建筑》 北大核心 2016年第3期41-44,共4页

厦门市仙岳路台湾街跨线桥L4联顶升改造工程以11.261 m的超大顶升高度刷新了目前既有桥梁顶升高度记录。施工中克服了顶升高度大、施工工期长、桥面纵向坡度变化大、梁体自重大、梁宽易扭、箱梁结构复杂等一系列技术难题。本文以此工程... 厦门市仙岳路台湾街跨线桥L4联顶升改造工程以11.261 m的超大顶升高度刷新了目前既有桥梁顶升高度记录。施工中克服了顶升高度大、施工工期长、桥面纵向坡度变化大、梁体自重大、梁宽易扭、箱梁结构复杂等一系列技术难题。本文以此工程为背景从施工监控方的角度介绍如何解决箱梁的纵向滑移及横向倾覆问题,重点阐述如何利用有限元分析软件ANSYS对施工中强迫位移及关键部位局部应力对箱梁产生的影响进行分析,并以此为理论依据设定梁体纵横向位移差安全预警值及应力增量安全预警值,为科学施工提供技术支持。 展开更多

关键词 大宽跨比 顶升控制 有限元分析 强迫位移 局部应力

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厦门市BRT莲坂站台钢构人行结构加固设计

10

作者 刘欣益 罗章华 李方韬 《公路》 北大核心 2017年第7期138-141,共4页

厦门市BRT(Bus Rapid Transit)莲坂站台钢构组合体人行扶梯在行人通过时有较为明显的晃动,经有限元分析,结合现场实测,该结构在特殊情况下的竖向基频低于规范要求的3Hz。为了改善该结构的动力特性,通过理论分析及Midas全三维仿真分析,... 厦门市BRT(Bus Rapid Transit)莲坂站台钢构组合体人行扶梯在行人通过时有较为明显的晃动,经有限元分析,结合现场实测,该结构在特殊情况下的竖向基频低于规范要求的3Hz。为了改善该结构的动力特性,通过理论分析及Midas全三维仿真分析,找到了该结构体舒适度不足的原因,并提出了在原结构的基础上,于主桁下直接焊接槽型钢的加固方法。通过加固后,行人已不会感到明显晃动,站台工作人员反映效果良好,复测数据与理论值相吻合,有效提高了结构体的舒适度。所设计的方案简单易行,对站台整体外观影响微小,可有效减小人行结构体的晃动,可为同类工程提供借鉴。 展开更多

关键词 钢结构 人行扶梯 舒适度 加固 设计

原文传递

铁路矮塔斜拉桥新型顶板锚固块结构优化

11

作者 黄俊豪 刘世忠 +2 位作者 任万敏 冯明扬 刘欣益 《兰州工业学院学报》 2016年第1期12-15,38,共5页

为确保索梁锚固区在成桥挂索前不被自身预应力束所带的预拉应力拉裂的同时,又要在桥梁投入使用后承受最不利荷载组合时保证索梁锚固区的受力安全,以金沙江上某铁路矮塔斜拉桥为实际工程背景,分别建立两个ANSYS模型,对成桥挂索前和最不... 为确保索梁锚固区在成桥挂索前不被自身预应力束所带的预拉应力拉裂的同时,又要在桥梁投入使用后承受最不利荷载组合时保证索梁锚固区的受力安全,以金沙江上某铁路矮塔斜拉桥为实际工程背景,分别建立两个ANSYS模型,对成桥挂索前和最不利荷载组合两个不同工况进行仿真分析.按照从无到有、从少到多的顺序在锚固块中布设预应力束,进行反复多次的比选优化,得到满足工程要求的预应力束布设方案后,对预应力束布设形式进行再次优化.最后验证了该工程在采用顶板锚固块锚固形式下,索梁锚固区的结构安全性和局部抗裂性. 展开更多

关键词 矮塔斜拉桥 锚固块 有限元分析 索梁锚固区 优化设计

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