大跨混凝土桥梁施工监控中的应力分析与测试

在大跨混凝土桥梁的施工监控中,为了从记录到的总应变中剔除由收缩徐变引起的非应力应变,采用AFM三角化方法对横截面中的每种材料进行三角形网格划分,考虑截面中所有材料的内部相互约束,求出横截面的初应变参数并据此求出单元的等效节点荷载,引入结构的外部边界约束后求出混凝土的应力应变和非应力应变,最后通过一个实例对该算法进行验证.结果表明:该算法在理论上是精确的,虽然通过对混凝土收缩徐变非应力应变值的计算很难获得精确值,但其精度足以满足工程需要.     

收缩徐变对钢管混凝土拱桥影响的理论研究

采用混凝土老化理论及中值理论，并考虑了混凝土的弹必珀效及混凝土受四周约束作用的徐变特性，对任意形状截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究，推出了短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式，提出相应的分析方法及实施步骤。分析表明，徐变收缩对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布影响非常显著，应引起工程界及理论界的重视。     

混凝土桥梁收缩徐变计算的有限元方法与应用

将桥梁规范附录四中给出的混凝土徐变系数表达式用指数函数进行拟合,从而得到了徐变计算的递推公式。利用混凝土收缩应变规律推导出由收缩应变增量产生的单元等效结点力增量,并以此为基础,绘出了用初应变法进行节段施工混凝土桥梁的收缩徐变计算的有限元列式,编制了有限元程序。最后,以三跨等截面混凝土连续梁和长沙湘江北大桥主跨210m的混凝土斜拉桥为例进行了收缩徐变分析,且利用12年实桥现场观测结果验证了其理论分析结果。     

连续刚构桥应变修正剔除方法及应用

温度变化和混凝土收缩徐变对连续刚构桥主梁的变形及内力产生较大影响。该文结合贵州赫章特大桥工程实例,介绍了应变修正剔除的方法,通过对箱梁截面划分网格计算温度系数,从而通过程序进行立模修正;根据中性轴的应力可以利用预应力张拉前后的应变直接测量,而与主梁重量无关的特点来对混凝土徐变系数进行识别,从而得到混凝土徐变应变。     

钢-混凝土箱型组合斜拉桥主梁混凝土收缩徐变分析

组合梁斜拉桥兼有混凝土和钢结构的优点,但作为两种材料的结合体,混凝土收缩徐变会引起组合截面的应力重分配,可能促使混凝土裂缝的提前出现或加速裂缝的扩展,从而降低结构的受力性能和耐久性。采用有限元方法分析了混凝土收缩徐变对组合梁斜拉桥主梁应力重分布的影响,并对混凝土的加载龄期的影响进行了参数分析。计算结果表明:混凝土加载龄期越早,组合截面的应力重分布越明显;混凝土收缩徐变对混凝土桥面板的应力影响不大,但对钢梁应力影响较为显著,钢梁的应力增量达到钢材容许应力的30%左右。     

钢-混凝土组合梁徐变应力分析

钢-混凝土组合梁在长期荷载作用下,混凝土桥面板会产生徐变变形。但由于受到钢梁的约束,组合梁截面会产生应力重分布现象。基于按龄期调整的有效模量法,建立了钢-混凝土组合梁截面徐变应力重分布的增量微分方程,并通过与有限元法分析进行对比,验证了推导的增量微分方程的正确性。     

截面收缩徐变非一致性分布与T梁桥腹板竖向开裂的时变相关性

在钢筋混凝土或预应力混凝土T梁桥的腹板竖向裂缝中,有一些并非在施工时出现,而是在长达1-2 a后才逐渐出现。为解释这些T梁桥腹板竖向裂缝形成过程中具有时间依赖性的现象,研究了截面收缩、徐变不一致分布与T梁竖向开裂的相关性。根据T梁截面的特点,考虑结构截面不同部位实际的配筋与理论厚度对收缩、徐变的不同影响。根据轴力等效转换及截面钢筋和混凝土变形协调的原则,推导了钢筋对收缩、徐变应变影响的理论系数,采用截面分层的方法考虑截面理论厚度沿梁高的变化,最后依据截面应变的平截面假定,推导了T梁截面收缩、徐变非一致分布效应导致的截面收缩、徐变自应力及其随时间变化的分层计算方法。实桥参数计算结果表明,T梁梁体纤薄,其顶板、腹板和马蹄的配筋和理论厚度存在较大差异,收缩、徐变在截面上容易形成不同步或差异较大的不一致分布情况。T梁截面收缩、徐变非一致分布是导致腹板竖向裂缝具有时间依赖性的重要因素,利用本文方法得到的竖向裂缝在时间轴上的形成过程与实际桥梁的裂缝出现的时间和位置情况基本吻合,验证了本文方法的有效性,为结构设计中考虑此因素提供了理论工具。     

大跨径连续梁桥主桥合龙段施工监控技术的应用

以某大跨度连续梁桥为例,通过应力计测试合龙段箱梁应力分析其应力变化规律,并与ANSYS模型理论计算值进行对比,分析其误差主要来自于温差变化与砼的收缩徐变;分析了温度变化对桥梁应力与挠度的影响及砼收缩徐变的时变特性,并据此提出了主桥合龙段施工注意事项及建议。     

大跨度桥梁混凝土收缩徐变对桥面铺装受力的影响分析

混凝土收缩徐变使主梁的竖向挠度增大,由于铺装层与主梁粘合在一起,铺装层与主梁共同变形,铺装层的变形受到端部伸缩装置、主梁的粘结等的约束从而使铺装层受力。该文针对布柳河大桥工程实例,采用有限元的方法计算混凝土的收缩徐变引起的铺装层的应力。计算结果表明,混凝土的收缩徐变效应对铺装层产生的拉应力和剪应力不容忽略。     

循环温度对大跨混凝土拱桥长期变形行为的影响

为探讨自然环境条件下高速铁路大跨度劲性骨架混凝土拱桥在运营阶段拱顶截面位移和应力的时变特征,以沪昆客运专线北盘江大桥(主跨445m的钢筋混凝土拱桥)为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,结合成桥后的位移测试结果,分析了循环温度与收缩徐变耦合效应对其长期变形行为的影响。结果表明:年循环温度引起的拱顶截面竖向位移远大于1年内的收缩徐变变形,不同成桥季节对拱圈变形有一定影响,该循环温度效应不容忽视;当考虑温度与收缩徐变耦合效应时,拱顶截面钢管应力可达到屈服强度,外包混凝土应力有较大波动;建议进行混凝土拱桥长期变形效应分析时,应考虑温度和收缩徐变耦合效应。     

全时程时效分析理论及其在大跨桥梁长期性能预测中的应用

本文采用截面平衡方程和结构平衡方程相结合的方法，综合考虑了混凝土的收缩，徐变及预应力钢束松驰等时效因素对大跨径应力混凝土桥梁结构的影响，提出了一种计算时效因素影响的新的时效分析理论。依据上述理论编制的计算机程序，可以完成对预应力混凝土桥梁从施工到通车运营以至若干年后，任意时刻梁体任意截面位置的应力，挠度的长期预测。     

桥面板混凝土理论厚度对组合梁桥收缩徐变的影响分析

以《公预规》为依据,讨论了组合梁桥中桥面板不同理论厚度计算方法得到的收缩应变和徐变系数间的差别,提出了采用随时间变化理论厚度计算收缩徐变参数的方法。接着,以一座2×75 m连续组合梁桥为背景工程,建立有限元模型,针对不同桥面板混凝土理论厚度计算了结构收缩徐变引起的变形和应力。结论表明目前普遍应用的以施工铺装前截面计算桥面板混凝土理论厚度的方法得到的收缩徐变效应普遍偏大,但组合梁钢结构的部分计算结果偏于不安全。     

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。     

不同混凝土材料在双曲拱桥加固改造中的对比试验研究

介绍了普通混凝土、普通微膨胀混凝土和轻质高强微膨胀混凝土3种不同材料在双曲拱桥加固改造中的对比试验研究。推导了收缩徐变及膨胀变形作用下组合截面在超静定结构中引起自应力和次应力的计算公式,计算出测控点应变、应力理论值,并与实测值进行了比较,最后对比了3种不同材料的加固效果。加固效果表明:轻质高强微膨胀混凝土用于桥梁主要受力构件的加固中是可行的,并具有一定的优越性。     

组合连续梁桥收缩徐变与滑移效应的影响分析

钢混组合梁桥由于其自重轻,跨越能力大的特点,近年来被逐步应用到大跨径连续梁桥上,发挥了两种材料结合的优势,扩展了连续梁桥的跨越能力。由于两种材料的差异性,在组合后受收缩徐变效应的影响,会导致结构内力重分布、产生附加变形。采用柔性连接件的组合梁在其结合面上会产生滑移,进一步增加附加变形。对于大跨径组合梁桥,其收缩徐变效应和滑移效应不容忽视,但影响程度和规律仍然不明确。以港珠澳大桥大跨径组合梁连续梁桥为背景,分析大跨径连续梁在有滑移时和收缩徐变效应下的影响。结果表明,在混凝土板收缩徐变作用下,有滑移时会导致位移增量和应力增量变大;置梁时间越长,主梁挠度越小,第1个月的置梁对挠度影响最为明显;收缩徐变使混凝土板的压应力减小,在成桥后期,中支点附近的混凝土板将出现拉应力;收缩徐变使钢梁顶的压应力增加,钢梁底的拉应力减小。     

预应力混凝土收缩徐变效应的块体有限元分析

基于单轴应力下考虑收缩徐变效应的混凝土应力应变关系增量表达式,结合现有试验观察结果,提出了多轴应力下考虑收缩徐变效应的混凝土应力应变关系增量表达式,导出了多轴应力下徐变等效荷载的计算公式,并给出了预应力混凝土收缩徐变效应块体有限元分析的具体实现方法.将上述成果应用于一座V形墩连续梁桥的块体有限元仿真分析,获得理想的结果,验证了文中方法的可靠性和实用性.     

基于收缩徐变短期试验结果的高性能粉煤灰混凝土桥梁长期效应预测

以8根不同掺量的高性能粉煤灰混凝土无黏结预应力梁的收缩徐变试验为基础,提出了从混凝土模型梁短期试验值推算相应混凝土梁在该桥梁工作环境下收缩应变及徐变系数的方法,进而得出桥梁的徐变长期效应计算式;结合桥梁规范JTG D62-2004中收缩模型与徐变模型的思想,得出计算混凝土桥梁收缩应变及徐变系数的修正公式.该公式预测值与试验结果的比较表明:预测值具有较好的精度,且该预测方法不需做材料的收缩徐变试验,亦避免了从标准环境下用试验值推算桥梁工作环境下收缩徐变可能产生的误差.     

基于有限元的预应力混凝土桥梁徐变效应研究

选择贵州省响水河大峡谷的特大型梁桥为实例研究对象,运用MIDAS/Civil有限元分析软件中的桥梁博士,分析计算了混凝土收缩徐变效应对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的影响作用.研究结果表明:大跨径预应力混凝土连续刚构桥上部结构挠度在成桥运营阶段受混凝土收缩徐变效应的影响最大,且随着混凝土龄期的增长,混凝土收缩徐变效应不断提高,但增长速率随龄期增长而呈现下降趋势;悬臂梁根部截面顶板应力相较于截面底板应力更容易受到混凝土收缩徐变的影响作用,且这种收缩徐变往往在桥梁悬臂梁根部截面结构出现一个极大挠度值,导致桥梁结构出现变形,因此,实际工程设计施工中应充分考虑到混凝土收缩徐变对结构变形所带来的影响。     

高铁特大跨混凝土连续梁徐变设计应用研究

为解决由于没有实测数据作参考而造成对徐变预测不准确的问题,选取已建的3座高铁特大跨混凝土连续梁,对其收缩、徐变的设计、计算、实测及远期预测进行研究.通过分析比较现有的3种徐变计算方法,最终选取采用<铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范>的方法计算徐变,对比计算与实测结果,分析表明:混凝土徐变变形一年内可完成总量的70%以上;梁合龙后,二期恒载加载龄期在60 d时徐变速率对梁挠度的后期影响非常小;为控制徐变,设计梁时应使截面上、下缘应力在预应力及恒载作用下尽量接近;采用所选规范计算收缩、徐变可满足工程要求;根据实测变形数据,采用双曲线法预测的连续梁长期徐变与数值计算基本吻合.     

大跨度组合箱梁斜拉桥混凝土收缩与徐变应力分析

以东海大桥主航道双塔单索面斜拉桥为背景,采用有效弹性模量法对大跨度组合箱梁斜拉桥的混凝土收缩与徐变应力进行分析计算.计算结果表明混凝土徐变对钢筋混凝土桥面板的应力影响不大,但是对钢梁应力的影响很大,混凝土徐变产生的钢梁应力增量可以达到钢材容许应力的30%以上.