连续箱梁的日照温差应力计算研究

根据变形协调条件及平截面假定,首先推导了连续箱梁日照温差总应力的一般公式,并针对试验观测资料及我国铁路桥梁和公路桥梁设计规范中的不同日照温差梯度模式,给出了温度应力的实用计算公式.为了能够进一步应用于斜交连续箱梁,以斜交连续梁的三力矩方程为基础,给出了温度次弯矩的计算方法及公式.编制了相应温度应力分析程序,结合工程实例分别对正交和斜交连续箱梁的温度应力进行了计算分析,并与ANSYS有限元计算结果进行对比.通过分析连续箱梁日照温差应力沿梁跨方向的分布规律,提出在设计预应力混凝土连续箱梁桥时,应特别注意对主跨跨中截面进行正应力验算及正截面抗裂性验算,并注意对中支点及其附近梁段靠近重心轴处的斜截面抗裂性进行验..     

低纬度地区混凝土箱梁温度梯度研究

混凝土箱梁结构的温度梯度与自然环境条件密不可分,但我国公路桥梁设计规范尚未能详细考虑不同环境条件下的温度梯度。为此,对低纬度的广东地区某连续刚构箱梁截面布置温度测点并进行了长期的监测,提取混凝土箱梁沿竖向的每日最大温差数据,分析得到了沿截面高度变化的指数和折线函数相结合的正、负温差函数。依据极值理论得到50年重现期的温度梯度标准值,并与规范规定的温度梯度函数进行了对比研究。结果表明:实测竖向温度梯度可用折线和指数函数相结合的分段函数描述;气温骤降是引起箱梁负温度梯度的主要原因,实测温差数据推得的负温度梯度值大于规范规定的负温度梯度值。     

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。     

混凝土箱梁温度梯度模式的地域差异性及分区研究

为了对混凝土箱梁温度梯度中温差取值的地域差异性和分区进行研究，对一混凝土箱梁桥开展长期温度场测试与有限元数值模拟，通过实测数据给出混凝土箱梁竖向温度梯度曲线形式，采用广义极值分布得到温度梯度中的温差代表值。建立有限元模型对中国34个主要城市混凝土箱梁温差进行计算，以地理、气象参数回归计算温差代表值的经验公式，在此基础上，对中国361座城市的混凝土箱梁温差代表值进行初步分区。研究结果表明：基于实测数据的混凝土箱梁竖向温度梯度曲线接近于新西兰规范推荐的"顶部5次抛物线"和"底部线性段"的形式；混凝土箱梁的顶部温差T₁和底部温差T₂分别服从参数为W（6.86，4.49，-0.42）和W（-0.32，1.46，-0.40）的Weibull分布，广东东莞地区混凝土箱梁顶、底部50年重现期的温差代表值分别为17.3℃和3.1℃；建立了以纬度l、海拔H和日温差T_V为参数的混凝土箱梁顶部温差代表值T_1，ref和底部温差代表值T_2，ref的经验公式，可以很好地反映中国混凝土箱梁温差取值的地域差异性，与已有研究成果亦可相互验证；基于经验公式，初步将中国划分为4个区域进行温差取值，4个区域T_1，ref的取值分别为18℃，20℃，23℃，29℃，T_2，ref的取值分别为4℃，5℃，6℃，7℃；提出的经验公式和温差代表值分区仅适用于100 mm沥青铺装的混凝土箱梁，研究方法和结论可为中国规范关于混凝土箱梁桥温度作用的完善提供参考。     

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。     

公路大吨位箱梁早期水化热温度场试验研究

早期水化热是导致大吨位箱梁混凝土早期开裂的主要原因之一。以杭甬复线宁波段一期工程的40 m预制箱梁为背景,开展早期水化热试验研究。研究结果表明,40 m箱梁早期水化热温度变化总体呈“温升—高温持续—降温”的变化规律;水化热最高温度出现在端部截面右侧腹板芯部,最高温度为77.0℃,出现时间为混凝土开始浇筑后第30 h;混凝土最大温差出现在箱梁端部截面右侧腹板芯部—腹板内表层,最大温差为21.5℃,出现时间为混凝土开始浇筑后第35 h;由于箱梁端部腹板较厚,混凝土芯部热量相对不易散失,导致端部混凝土升温速率大于跨中截面;同时,外界环境对大吨位箱梁水化热温度峰值、升降温速率、内表温差有重要影响。试验结果可为大吨位箱梁施工养护和裂缝防控提供参考。     

混凝土水化过程中箱梁温度场及其效应的测试与分析

为了确定福建东南沿海山区高墩大跨桥梁的箱梁温度场，对后亭溪大桥PC箱梁水化热阶段和日照温度分布及其应变进行了连续观测，研究了混凝土浇筑前后箱梁温度场及其效应的时变规律。结果表明：箱梁腹板中部混凝土的最高温度和最大温差明显高于顶板和底板内的混凝土，但单箱双室的中腹板的最高温度和最大温差明显小于两侧腹板；混凝土浇筑后温升较快，顶板、底板和腹板混凝土分别在浇筑后约16～17 h和22～26 h达到最高温度，浇筑混凝土后约120 h,顶板温度已经逐渐下降至外界大气温度附近，而底板和腹板则需要更长时间；由于混凝土凝结硬化过程中水化热和收缩的影响产生的温度效应，混凝土浇筑后大约20～24 h混凝土拉应变达到最大，最大拉应变达到100με,虽然从尺度上有别于大体积混凝土，但考虑混凝土受拉性能较差，应考虑其产生温度裂缝的可能性，应注意采取措施控制温差。     

基于历史气象参数的桥梁结构日照温度作用代表值研究

日照温度作用对桥梁结构的影响不容忽视。为了确定桥梁结构日照温度作用代表值,提出了基于历史气象参数的桥梁结构日照温度作用代表值的计算方法。以某混凝土箱梁桥工程实例为背景,对该方法的可行性进行了验证,并同时分析了气象参数对混凝土箱梁竖向日照温差的影响规律。结果表明:杭州市某地区,铺装层厚度为10 cm沥青混凝土的混凝土箱梁50年一遇竖向日照温差的代表值为18.65℃,超出了《公路桥涵设计通用规范》的规定;日太阳辐射总量越大,竖向日照温差越大;前两天大气温度对竖向日照温差也有一定影响,即前两天气温越低,越容易出现较大的竖向日照温差,也即处于升温过程中的天气,较容易出现较大的竖向温差;日最高温度越大,竖向日照温差越大;风速对竖向温差的影响与日太阳辐射总量有关,日太阳辐射总量越大时,风速对竖向日照温差的影响也越大,影响规律也越明显,当日太阳辐射总量较小的时候,风速对竖向日照温差的影响较小,同时也无明显关系。最后,根据气象参数对混凝土箱梁竖向日照温差的影响规律,提出了铺装层厚度为10 cm沥青混凝土的混凝土箱梁竖向日照温差的预测公式。     

混凝土箱梁水化热温度试验分析与裂缝控制

文章以甘肃地区永古高速柳条河大桥为研究背景,分析了混凝土箱梁水化热温度时程曲线和温差的分布形式,研究了混凝土箱梁水化热温度的变化规律,并对该地区典型环境下混凝土裂缝的控制方法提出了建议,为相似环境地区提高混凝土箱梁的质量提供参考。     

大跨预应力混凝土连续箱梁桥日照温差效应

对某特大型预应力混凝土连续箱梁桥进行了连续4 d的温差效应观测,在实测数据的基础上论述了箱梁桥的温度场及其变化规律,继而提出了一种适合于中国中部地区的同时考虑箱梁竖向和横向温差的温度梯度模式,将该模式与实测资料进行了比较并分析了温差效应。结果表明:由该模式计算出的最大横向温差时刻与实测结果十分吻合,对箱梁桥日照温差效应的测试有参考价值。     

曲线箱梁桥悬臂施工应力与线形现场测试研究

通过现场监测和数值模拟手段,分析了预应力混凝土曲线箱梁桥悬臂施工过程中的应力和线形变化规律,讨论了曲线箱梁弯扭耦合效应及日照温度梯度对曲线箱梁桥内力和线形的影响。研究结果表明,曲线箱梁两侧翼缘板应力差值、竖向位移差值及箱梁径向位移随着箱梁曲率、墩身高度和悬臂长度的增大而增大;日照温度应力随温度梯度、约束条件和悬臂长度的变化而变化,其量级可能超过结构的活荷载水平,温度对箱梁标高的影响也不容忽视,且温度应力和温度位移具有滞后效应。研究结论可为预应力混凝土曲线箱梁桥的设计和施工提供有益的参考。     

梯度温度作用下装配式混凝土箱梁温度应力分析

装配式混凝土箱梁在温度作用下产生的结构次内力是造成其开裂的重要因素.为研究装配式混凝土箱梁在梯度温度作用下的温度应力分布,对4种不同国家设计规范梯度温度模式下装配式混凝土箱梁温度场进行分析.通过建立某五跨装配式混凝土箱梁实体单元模型,施加温度荷载,对不同温度场下连续装配式混凝土箱梁的应力与变形进行计算.结果表明,装配式...     

江市特大桥箱梁混凝土水化热温度实测与分析

混凝土水化热是引起箱梁产生早期裂缝的主要因素之一。本文对江市特大桥19#墩右幅0#块箱梁混凝土水化热温度场进行了现场实测,并用Midas／Civil软件建立有限元模型进行了仿真分析,计算值和实测值吻合良好。基于实测和分析结果对内外温差控制、混凝土配合比设计及早期开裂控制提出若干建议,对箱梁开裂控制工作具有指导性意义。     

预应力混凝土箱梁水化热裂缝控制与预防

目前大跨预应力混凝土箱梁桥的早期开裂现象较为普遍,已成为桥梁工程界极为重视的重大技术问题。水化热是引起混凝土箱梁早期裂缝主要原因之一。以某箱梁桥水化热实测数据为基础,探讨不同配合比条件下水化热对箱梁混凝土早期开裂的影响,结果表明：过高的水化热是引起箱梁腹板早期开裂的主要原因之一,实际施工可在混凝土中掺入适量粉煤灰,以减少水泥用量从而降低混凝土的水化热,就该桥测试数据而言,掺入了18%的粉煤灰可显著的降低箱梁混凝土水化热的影响。大跨预应力混凝土箱梁桥施工早期应采取有效措施使结构的内外温差控制在30℃以内。     

沥青高温摊铺时钢筋混凝土箱梁的温度分布试验

对沥青高温摊铺给钢筋混凝土箱梁造成的影响及其引起的截面温差分布规律进行了研究。在建设中的钢筋混凝土连续梁桥箱梁腹板内预先埋设了温度传感器,在沥青摊铺施工作业时对测点温度进行了实时跟踪观测,采集了大量的温度数据,分析了沥青摊铺引起的箱梁内测点温度分布状况,并对测试断面的温差分布规律进行了总结,拟合了测试桥梁的沥青摊铺温差分布曲线。结果表明:沥青高温摊铺的影响深度在50 cm以内,且温度梯度值较大,对结构会造成不利影响。     

混凝土箱梁悬臂施工中温度梯度对标高影响的分析与控制

为研究混凝土箱梁悬臂施工阶段温度变形对成桥状态线形的影响,以苏北地区京杭大运河特大桥混凝土连续箱梁作为工程背景,进行了混凝土箱梁温度场的观测试验.在实测箱梁温度场数据的基础上,将传热学有限元分析结果与实测数据进行了比较.计算值和实测值吻合较好.从而验证了影响施工期间箱梁温度梯度的主要因素是太阳辐射强度和箱梁梗腋高度,定量确定了其与温度梯度之间的关系.研究表明,悬臂浇注施工箱梁温度梯度可以表达为太阳辐射强度和箱梁梗腋高度的函数,将计算温度梯度结果代入最大悬臂状态的计算模型中,可预测温度梯度对各节段箱梁立模标高的影响.     

温度场作用下大跨混凝土箱梁横向分析

为研究温度效应对大跨度混凝土结构受力的影响,结合某铁路特大桥实际工程,建立了混凝土箱梁的热-结构耦合分析三维有限元模型,分析了在温度场作用下混凝土箱梁的应力分布规律以及温度场变化对横向分析结果带来的影响.     

大跨径预应力混凝土箱梁桥温度效应

通过在中部地区某大跨径预应力桥梁箱梁桥典型截面埋设温度传感器及应变计,对箱梁截面温度场及温度效应连续观测,掌握公路大跨径预应力混凝土箱梁桥顶、底板温度分布规律,推出适合中部高温环境下的箱梁温度梯度模式,并将有限元计算值与现场实际温度效应测量数据进行对比分析,证明现场温度梯度推导公式的合理性,进而给出适合中部高温环境地区桥梁温度梯度的合理模式。     

连续箱梁桥悬臂施工过程中温度梯度效应的空间分析

介绍了4种国内外常用的温度梯度模式,结合张家港大桥悬臂施工过程,运用有限元分析程序AN-SYS对变截面预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中的温度梯度效应进行空间受力分析,讨论了悬臂施工各阶段温度变化对控制截面位移的影响,得出了一些对连续箱梁桥施工控制有参考价值的结论。