西北极寒地区混凝土箱梁温度场实测与仿真分析

以新疆小沙河中桥为背景,通过试验实测与有限元分析,研究西北极寒地区混凝土箱梁温度场分布特点及其温度效应。选取2016年1月20日至2016年2月20日实测温度数据作为研究对象,分析结果表明:受太阳辐射的影响,梁高方向存在明显的温度梯度,测点T1,T4最大温差达到6.4℃,测点T4,T6最大温差达到5.6℃;腹板壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T3,T5之间最大温差达到5.6℃;底板沿壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T7,T8之间最大温差达到8℃。基于传热学分析理论,建立混凝土箱梁温度场有限元模型,选取2016年1月27日06:00到2016年1月28日06:00的实测温度数据,验证了混凝土箱梁温度场有限元模型的准确性。在验证有限元模型准确性基础上,计算日照升温和寒潮降温作用下混凝土箱梁梁高、腹板以及底板壁厚方向的温度场分布,计算分析最不利时刻温度场作用下的混凝土箱梁的温度效应,并与现有规范进行对比。研究结果表明:西北极寒地区带沥青铺装的混凝土箱梁竖向温度梯度与规范有所差别,箱梁顶板温差较小,而底板温差较大;日照下腹板温度高于顶板,降温时顶板温度高于腹板;温度效应计算较规范更为不利,降温时在底板产生的拉应力可能使混凝土产生开裂;在进行西北地区混凝土箱梁的设计计算时,建议根据桥位处气象数据对温度效应进行分析。     

节段箱梁预制过程温度场监测与分析

本文以芜湖二桥引桥工程为依托,对预制箱梁浇筑及养护过程中的温度场进行实测分析,并借助大型通用有限元软件ANSYS对箱梁的温度场进行有限元模拟,分析了温度峰值以和温差,并将实测数据与理论数据进行对比分析。分析结果表明,预制箱梁的温度场分布比较合理,满足规范要求,实测数据与理论数据也是十分吻合的。最后,将本文薄壁箱梁的温度场分析结论同常用的两种预制梁截面进行对比,结果表明薄壁截面的温度峰值以及温差都是明显低于常规截面。     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

T构悬臂施工温度场的测定及对主梁变形的影响与控制

以重庆太洪长江特大桥引桥120 m+120 m T形刚构砼箱梁桥为工程背景,通过实测现场温度,采用Origin软件,利用最小二乘法拟合得到桥墩和主梁在日照温差下的温度分布模式;采用有限元仿真软件MIDAS/Civil分析桥墩和箱梁温度梯度对主梁变形的影响,并实测主梁在同一温度梯度作用下的标高变化,验证仿真模型的正确性和可靠性;针对温度梯度使主梁产生过大变形的问题,在施工立模时以实测温度梯度为基础,通过有限元计算温度梯度作用下主梁的变形并对立模标高进行修正,以精确控制主梁线形,使成桥线形与设计目标吻合。     

PC梁截面温度梯度对钢绞线预应力影响规律研究

该文以北京轨道交通燕房线01标高架区间30 m预应力混凝土简支箱梁施工为背景,开展锚下预应力、梁体温度的同步测试。基于梁截面不同高度温度实测数据,提出温度梯度分布模型,对温度梯度影响下钢绞线预应力变化展开研究:建立考虑截面温度梯度影响的数值模型,对梁体内的钢绞线预应力值变化量进行分析;将现场试验实测值及数值模型计算结果进行对比。研究结果表明:梁体截面竖向温度分布变化明显,顶板位置温度变化量最大,腹板上层与顶板交界位置受翼缘遮荫作用影响,温度变化不明显。在腹板下层及底板仍能受到部分阳光照射,使得该位置处的温度变化较腹板上层相对明显。考虑大气整体升温和正温度梯度的数值有限元模型能够有效预测温度对锚下有效预应力的影响。大气升温和正温度梯度综合作用下,锚下有效预应力有增大趋势,该文测试和数值模拟的最大值达到4 kN左右。综合考虑预应力的张拉时间,建议选择夜晚温度较低时进行预应力张拉施工,对今后预应力混凝土简支箱梁施工具有一定借鉴作用。     

铺装层对T形梁桥梁竖向温度梯度的影响

为研究不同厚度、不同类型铺装层对T形梁温度梯度的影响,制作了2个钢筋混凝土T形梁试件并置于阳光下.从6月起至10月,对2个试件8个竖向断面146个测点的温度进行了连续监测.分析结果表明,日照下混凝土T形梁沿截面竖向高度的温度分布(温差)为非线性分布.沥青混凝土铺装层T形梁的竖向温度遵循对数函数和双折线分布函数,混凝土铺装层T形梁的竖向温度遵循指数函数和三折线分布函数.     

基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究北大核心

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

钢-混凝土组合梁桥温度场及温度效应研究

为研究钢-混凝土组合结构梁桥的温度场及温度效应,以一座钢-混凝土组合梁桥实际工程为研究对象,对其温度场进行了实测,并通过最小二乘法拟舍得到沿截面竖向的最不利温度梯度模式,与我国现行规范中规定的温度梯度模式进行对比,最后通过建立实桥的有限元模型分析了两种温度梯度模式作用下的桥梁结构响应.研究结果表明:钢-混凝土组合结构混凝土桥面板与钢梁接触的局部范围内存在较大温差;由实测温度场拟舍得到的温度梯度模式与我国现行规范规定的温度梯度模式形式上有所差别.     

基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

钢箱梁横向分片架设技术研究

与传统节段拼装、整体吊装相比，横向分片整孔架设更适合山区高墩曲线钢箱梁施工。横向分片划分是影响钢箱梁桥施工质量和效率的重要因素，分片划分不合理易引起相邻梁段顶底板错台。针对山区分片架设的中等跨径钢箱梁所面临的横向分片划分，建立钢箱梁横向分片划分的理论计算模型和MIDAS有限元模型，通过初参数法进行分片变形计算，并比较分析片段截面面积一致、惯性矩一致及竖向变形一致原则的优劣。结果表明：以钢箱梁分片后形成槽形梁、工字形梁等梁片竖向变形一致为原则可有效避免梁片拼装面临的顶板、底板错缝甚至错台问题；给出了该控制原则下钢箱梁横向分片宽度、梁片变形解析式，其计算精度较高，可用于指导钢箱梁片段横向划分。     

极端气候下小箱梁截面平均温度简化计算方法研究

为准确预测混凝土小箱梁桥主梁顺桥向的温度胀缩变形,对极端气候条件下该类桥梁主梁截面平均温度计算方法进行研究。以某座混凝土小箱梁桥为背景,采用MIDAS软件建立小箱梁截面有限元模型模拟其温度场,计算极端气候条件下小箱梁截面平均温度极值。提出基于100年重现期的环境温度极值和日太阳总辐射最大值的平均温度简化计算方法(方法1)、月平均日气温极值和日太阳总辐射最大值的平均温度简化计算方法(方法2)。结果表明:建立的有限元模型能准确模拟结构实际温度场,建议采用极端气候条件下截面平均温度极值预测混凝土小箱梁桥主梁顺桥向温度胀缩变形;小箱梁截面平均温度极值与环境温度极值呈线性正相关;方法1可较精确地预测极端气候条件下小箱梁截面平均温度极值,但较复杂;为便于应用,可采用方法2,但其精度稍低于方法1。     

大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应，以某实际箱梁桥为研究对象，基于现场监测的温度数据，拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式，并在此基础上，建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型，重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律，分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明：1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好，英国桥梁规范接近；2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力，腹板主要承受竖向温度应力。     

高温沥青摊铺时钢-混叠合梁桥温度场有限元分析

中国规范尚未对桥梁结构在高温沥青摊铺时的温度场做出规定,由其引起的温度应力也尚未考虑。该文以柳州市某钢-混叠合简支梁桥为例,利用大型有限元软件Ansys建立横向平面模型,进行了高温沥青摊铺时的瞬态热分析,拟合了高温沥青摊铺作用下叠合梁竖向最大温差计算公式,并与中国规范关于日照温度作用下竖向温度梯度进行对比。结果表明:高温沥青摊铺温度场降温在前2h最快,实际工程中可适当洒水加快降温;组合截面竖向温差最大达到70.47℃,最不利温差曲线服从指数分布;高温沥青摊铺下钢-混叠合梁竖向最不利温度梯度大于日照温度场引起的温度梯度,在以后的设计中应当引起重视。     

某大桥箱梁底板开裂成因计算分析

基于某大桥的裂缝分布状况,应用有限元分析方法,对该桥成桥状态下的2号箱梁的受力状态进行分析,结果表明:温度和混凝土收缩徐变是箱梁底产生横向裂缝的主要因素,且考虑体系温度、温度梯度荷载作用下中跨两端靠近桥墩的箱梁底板的拉应力不满足规范对部分预应力A类构件的应力限值。     

桥梁结构日照温差二次力及温度应力计算方法研究

根据等效线性化原则,借助一般有限元程序分析预应力混凝土桥梁的非线性日照温差二次力及温度应力;针对两种非线性温度梯度模式及具有不同顶、底板厚度的一般箱梁桥,推导了等效线性化后的特征参数计算公式。对洺河桥预应力混凝土四跨箱形连续梁的非线性日照温差温度应力计算表明:中国现行公路桥规中规定的日照温度梯度模式是偏于不安全的,由日照温差产生的连续梁跨中附近截面下缘拉应力较大,它与预加力等产生的次应力组合会使截面抗裂性降低,设计时应充分重视。     

运梁车过桥对成桥阶段混凝土箱梁的结构影响

在黄冈大桥全桥合龙后,为加快南跨引桥预制T梁的施工进度,采取通过北侧梁板运输车过桥运梁支援南侧的T梁施工,以提高施工进度。通过有限元结构分析软件建立实体模型,对梁板运输车过桥不同的工况下关键截面的应力和变形进行分析,结果表明在最不利荷载作用下的关键截面产生的应力和变形满足结构的允许值,符合设计要求,验证了该方案的可行性。     

福州地区混凝土箱梁板厚及竖向温度梯度研究

以福州市鳌峰大桥为工程背景,基于345 d的温度数据,采用ANSYS有限元软件研究箱梁截面尺寸、桥梁方位角、风速、太阳辐射强度以及日温差等参数对混凝土箱梁板厚温差的影响。根据参数分析结果确定箱梁最不利板厚温差及简化计算模型,对福州地区箱梁最不利截面温度分布进行研究,并将其与我国公路桥规中的温度梯度进行对比,得出一些有益结论。     

陕西地区桥梁结构温度作用特点

桥梁结构的温度作用与其所在地区的气候特点非常相关。为得到陕西地区桥梁结构温度作用的特点,首先根据陕西地区的气候特点,选取典型城市分别代表严寒地区、寒冷地区以及温热地区。在统计历年最高和最低日平均气温,以及历年最高和最低气温数据的基础上,根据《公路桥涵设计通用规范》的计算方法得到陕西不同气温区域的结构有效温度标准值。其次,选取某实际工程中混凝土小箱梁,以及钢桥面钢梁和混凝土桥面钢梁,分别建立了有限元模型,计算分析了其在不同气温区域时的竖向温度梯度分布。对比计算结果与规范表明:规范中针对结构有效温度标准值的取值总体较为保守,但是针对钢桥面钢桥、混凝土桥面钢桥在寒冷地区和温热地区时的最高有效温度标准值取值略偏于不安全;不同截面形式的梁在沿梁高方向存在明显的非线性温度梯度;同一种梁在不同地区最不利时刻的截面温度分布模式基本一致,地区差异较小;不同截面形式的梁中,混凝土小箱梁截面平均温度最小、但沿梁高方向竖向温差最大,而钢桥面钢梁截面平均温度最大、但在沿梁高方向竖向温差最小;规范中竖向温度梯度分布模式较计算结果偏于安全,但是规范中没有考虑混凝土小箱梁底板位置明显的负温度梯度的情况。     

广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁的温度梯度研究

根据广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁日照作用下的温度观测结果,研究箱梁沿断面高度方向的温度梯度分布规律。在参考国内外相关规范基础上,采用非线性回归方法提出该桥混凝土箱梁的温度梯度模式。利用空间有限元计算手段,针对箱梁的变形和应力对温度梯度模式的敏感性进行对比分析。研究结果表明,温度梯度模式对结构性能的影响很大。依据该桥温度观测数据提出的温度梯度计算模式可作为连续刚构桥混凝土箱梁日照温差作用下结构计算的重要参考。     

混凝土T型梁桥温度效应分析

T型梁桥腹板竖向裂缝是该类桥梁的典型病害,温度效应是引起裂缝产生的重要因素之一。为研究不同工况下T型梁桥的温度效应,选取梁体浇筑水化热、桥面沥青摊铺、日照温差3种工况,采用ADINA有限元软件进行实体模拟分析。结果表明:考虑混凝土时变效应时,T梁浇筑过程中水化热效应对结构影响较小; T型梁桥桥面沥青摊铺过程对T梁结构影响较大,T梁腹板由于沥青摊铺过程产生的温度梯度而产生较大的拉应力,约4h时温度应力达到峰值,可达3. 8MPa,其量值不可忽视,应在设计验算过程中予以考虑;在日照正温差作用下,T梁腹板将产生较大拉应力,对腹板受力产生不利影响。