截面不均匀收缩对T梁腹板受力性能影响分析

T形梁桥腹板竖向裂缝是该类桥梁的典型病害之一,混凝土梁体不均匀收缩是引起裂缝产生的因素之一.为准确分析T梁截面内不均匀收缩效应,探索不均匀收缩效应对T梁腹板受力性能的影响,取不同影响因素对T梁进行了分析.该文以梁体各部位构件理论厚度(比表面积)及GL2000收缩预测模型为基础,引入桥面铺装和普通钢筋对截面不均匀收缩效应的影响,通过ADINA有限元软件建立计算模型,以等效温度法对截面不均匀收缩效应进行了数值计算.根据计算可知:由于T梁各部位体表比不同,导致T梁截面产生不均匀收缩应力,腹板较薄,呈受拉状态,而翼缘板与马蹄呈受压状态;桥面铺装和普通钢筋对截面不均匀收缩效应有显著影响,该效应使T梁腹板内产生可观的拉应力,对T梁腹板开裂有重要的影响.     

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。     

预应力混凝土T梁桥腹板竖向裂缝成因分析与处治

针对某桥标准跨径30m预应力混凝土T梁的腹板竖向开裂病害,从混凝土收缩、结构整体降温、预应力损失和结构多余约束等方面进行了分析和计算,确定产生裂缝的主要原因是混凝土T梁截面不均匀收缩、结构整体降温、预应力损失和结构多余约束等不利因素的综合作用。     

考虑温度梯度荷载的砼箱梁温度应力分析

使用ANSYS对一座三跨预应力砼连续箱粱桥建立三维有限元模型,并施加升温及降温温度梯度荷载,分析箱梁横、纵向温度应力的空间分布规律；通过改变腹板厚度,分析腹板-顶板刚度比对应力空间分布规律的影响.结果表明,腹板-顶板刚度比的变化对温度应力空间分布规律有显著影响,实际工程中应重视温度梯度引起的砼葙梁开裂,合理设计腹板-顶板刚度比.     

基于弹性理论的沥青路面Top-Down开裂机理研究

为了分析沥青混凝土路面Top-Down开裂机理,基于ABAQUS有限元分析方法,综合考虑老化和温度梯度造成的沥青路面内部模量梯度、突然降温、轮胎边缘的应力集中等因素,选取春季、夏季和冬季3个季节,及未老化缓慢降温、老化后忽然降温和老化后缓慢降温3种情况,建立了9个沥青混凝土路面结构有限元模型.对不同工况下沥青混凝土路面最大拉应力和剪应力的大小及位置进行了分析.结果表明:对于未老化缓慢降温和老化后缓慢降温的沥青混凝土路面,剪应力过大是沥青混凝土路面开裂的主要原因;对于老化后忽然降温的沥青混凝土路面,由于剪应力无明显变化,拉应力增加较多,拉应力过大是沥青混凝土路面开裂的主要原因.     

成桥后换梁对连续T梁受力性能影响

为分析成桥后对裂缝较多主梁进行换梁对结构受力性能影响,探究成桥后换梁与T梁腹板竖向裂缝之间关系。采用有限元软件模拟,从新换主梁对已有主梁、已有主梁对新换主梁两个方面研究主梁腹板应力状况。结果表明:新旧混凝土龄期差是新换主梁产生腹板竖向裂缝的原因之一;已有主梁对新换主梁腹板应力影响较显著,且与新换主梁存梁时间有关。     

混凝土桥梁悬臂牛腿结构精细数值分析

为了准确分析混凝土桥梁悬臂牛腿结构的空间受力状态,寻求模型规模、加载方式、应力水平及其对分析结构的影响,文章以带预应力混凝土简支T梁挂孔的4跨T型刚构桥梁实体工程为背景,分别建立了不同悬臂梁段长度的5个局部有限元模型,对比分析了不同模型尺寸时,中载和偏载工况下结构的应力及变形,研究分析了运营荷载及不同超载情况下结构的应力及变形状况。结果表明,局部模型的应力应变可用于实际设计,偏载状况更不利,结构变形应采用整体模型进行计算;发生在腹板位置凹角处的主拉应力较大,结构分析及配筋时应注意腹板附近混凝土应力状态的把握。     

T梁桥拓宽梁高及混凝土强度对收缩徐变效应影响研究

研究山区公路钢筋混凝土T梁桥拓宽时混凝土梁的收缩徐变效应,采用解析法分析新、旧T梁拼接后由于新梁收缩徐变产生的应力和挠度,推导拼接后新、旧T梁收缩徐变影响的解析法公式。以20 m跨径T梁为例,采用MATLAB软件编制分析程序,分析由收缩徐变效应引起的新、旧T梁的挠度和应力,比较新T梁的梁高和混凝土强度对新、旧T梁挠度和应力的影响。分析结果表明,在混凝土收缩徐变作用下,新T梁的梁高可能会引起旧T梁腹板底缘开裂,新T梁的高度及混凝土强度对新、旧T梁的受力影响均较大。     

T梁翼缘板厚度对其开裂影响研究

简支变连续T梁桥因其结构受力合理、行车平顺且成本较低等优点而获得青睐,并成为我国小跨径桥梁中的主要桥型。但是,根据统计资料及现场调研发现T梁桥在使用多年以后,翼缘板容易出现不同程度的开裂,影响结构的使用寿命及安全性,而翼缘板厚度不足或厚度不合理是导致其在超载等不利因素影响下产生开裂的一个重要原因。所以,文章以福建某简支变连续T梁为依托工程,建立ANSYS有限元模型,考虑不同翼缘板厚度的情况,研究分析翼缘板厚度变化对其应力状态的影响规律,确定变化的厚度值与翼缘板混凝土应力变化的关系,提出合理的T梁翼缘板抗裂厚度。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

预制T梁早期裂缝的成因分析与预防措施

为了进一步探讨预制T梁早期开裂机理,以广东省某高速公路40 m跨径预制T梁早期开裂为例,对混凝土收缩类型、梁体温度变化和预制T梁有限元模型早期温度场和应力场的变化进行了分析研究。结果表明预制T梁长度方向上温度应力是导致梁体开裂的主要原因,并提出了预防措施,可有效减少预制T梁早期开裂风险。     

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。     

预应力混凝土箱梁腹板主应力分析

预应力混凝土箱型截面桥梁结构是我国桥梁工程中最常用桥型结构形式之一。已建成的此类桥梁中有不少出现了腹板开裂现象,裂缝成因与主拉应力计算影响的因素有关。结合公路桥梁结构设计系统GQJS按照JTG D62-2004新桥规的改版工作,讨论变高度梁弯矩轴力修正、钢筋换算截面修正以及竖向预应力等因素对箱梁腹板主应力计算的影响,并结合实例进行分析,对比新、旧规范在斜截面抗裂性能验算方面的不同要求。     

波形钢腹板组合T梁静力性能试验

为探索新型结构波形钢腹板组合T梁的受力性能,制作了下翼板布置直线型体内纵向预应力筋的缩尺试验梁,采用两点对称加载的方式开展了静载破坏性试验,对试验梁的截面正应变分布、荷载-位移曲线、开裂弯矩、剪应力分布、破坏形态、裂缝发展规律等进行测试。使用ABAQUS软件建立了试验梁的有限元模型,采用混凝土的损伤塑性模型和钢材的理想弹塑性本构对加载全过程进行非线性分析。基于钢-混组合梁的收缩、徐变理论和钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算方法,对试验梁的开裂荷载和抗弯承载力进行理论计算。结果表明：只布置下翼板纵向预应力筋的波形钢腹板组合T梁的荷载-位移全过程曲线表现出较明显的弹性、弹塑性和塑性变形阶段,具有较大的抗弯刚度和良好的抗裂性和延性;抗弯承载力与开裂荷载的比值为1.79,具有较合理的承载受力特点;整个加载过程中,钢腹板与混凝土翼板变形协调,表现为典型的受弯破坏形态;剪应力在波形钢腹板组合T梁的腹板中分布均匀,可不设置弯起筋提供抗剪承载力;忽略波形钢腹板的轴向变形刚度和抗弯承载力,能准确计算开裂荷载和抗弯承载力;波形钢腹板组合T梁的力学机理明确,静力性能良好,具有工程应用前景。     

预制T梁架设阶段横向温度梯度作用侧向变形研究

为控制大跨预制混凝土T梁架设阶段由横向温差导致的侧向失稳,以标准截面预制混凝土T梁为背景,对架设阶段横向温度梯度作用下的T梁侧向变形进行研究。建立截面热传递理论模型,通过热传递有限元分析得到主梁温度时程与分布,并与实测结果对比以验证有限元分析准确性,分析极端环境条件下(最高气温、最低气温、最大温差和最强太阳辐射)截面横向温度梯度分布,提出横向温度梯度多线性分布模式和预制混凝土T梁在横向温度梯度作用下的侧向变形简化分析方法。结果表明：热传递有限元分析计算结果与实测结果吻合;混凝土T梁顶、底板温差明显,且均产生较大的横向温度梯度;顶、底板及腹板的最高温度均出现在太阳直射边缘,最低温度出现在横向中心位置附近;采用简化分析方法计算预制混凝土T梁在横向温度梯度作用下的侧向变形,并得到不同标准截面梁在极端横向温度梯度下的侧向变形与跨径的关系,可为预制混凝土T梁架设时侧向变形控制提供参考。     

混凝土公路桥梁墩身刚度及开裂对整体受力影响的有限元分析

以辽宁某混凝土公路桥梁为研究对象,对其墩身开裂影响整体受力的有限元进行了分析。结果表明,横隔板及腹板交接倒角处以及腹板内侧面和外侧面,都会有局部拉应力的出现,预应力损失值的不断增大,将会进一步扩大拉应力的范围,同时也将降低顶板压应力,但在这个过程中结构应力分布状态并不会出现明显的变化。如果底板损失值与顶板束损失值之间表现出一致性时,此时对比二者的挠度值可以发现后者的更大,也就是对主梁刚度降低而言,顶板束预应力损失具有更大的影响,竖向预应力损失不断增加对主梁刚度的影响较小。在下部结构刚度变化时,对上部结构竖向位移的影响较小。上部结构挠度受墩身刚度的影响较小,但对上部结构应力具有显著影响,因此适当将下部结构刚度减小,从而减小上部结构的不利弯矩。最后根据桥梁开裂情况,提出混凝土构件表面,采用表面涂抹治理、玻璃纤维布治理、充填治理、灌浆治理等方法治理开裂。     

竖向预应力施加顺序对PC连续刚构桥腹板混凝土开裂影响研究

以某大跨径PC连续刚构桥为依托，通过ABAQUS软件建立模型并分析PC连续刚构桥箱梁腹板混凝土开裂原因及竖向预应力施加顺序对腹板混凝土开裂的影响，结果表明：腹板混凝土开裂原因之一在于箱梁悬臂节段数量增加引起腹板混凝土内竖向拉应力增大所致，竖向预应力的施加可限制腹板混凝土内竖向拉应力的发展；滞后张拉工艺中，由于竖向预应力的滞后施加，无法起到提前遏制腹板混凝土竖向拉应力发展，从而导致腹板混凝土开裂风险较高。将竖向预应力施加顺序调整至纵向预应力施加之前，能有效降低腹板混凝土主拉应力值，减小腹板混凝土开裂风险。     

对50m预应力混凝土T梁开裂破坏的仿真分析

利用大型通用有限元程序ANSYS,采用三维弹塑性实体有限元法,对50 m预应力混凝土简支T梁试验,进行全过程仿真计算分析,获取T梁试验全程的变形、应力、裂缝等结构响应发展规律,对梁应力发展规律、重分布规律进行研究,对计算模型的适用性进行验证,对影响梁受力性能的若干因素进行了分析,并对T梁仿真计算中的材料模型、建模策略、计算方法等相关技术进行了研究,探索适合T梁有限元仿真计算的方法.     

预应力混凝土箱梁结构日照温差应力分析

预应力混凝土桥梁受太阳辐射,结构表面至一定厚度范围内将产生温度差,与此同时,梁体自身对其内部纤维形成约束,从而出现温度应力。运用ANSYS软件建立了连续刚构桥主梁实体单元模型,重点考虑温度梯度影响,通过对比分析不同形状梁截面对温度应力的反应,得出腹板与顶板间加腋对腹板因温度梯度引起的拉应力影响甚微。提出腹板温度应力对预应力混凝土桥梁结构的设计过程影响甚重,须加以考虑,可供同型桥梁设计参考。     

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。