混凝土斜拉桥施工控制中的温度效应研究

通过建立仙桃汉江公路大桥有限元模型,模拟均匀升温及局部温差荷载,研究温度场对混凝土斜拉桥应力、位移和索力的影响。通过在实桥典型断面埋设测温元件,实测主塔和主梁位移随温度变化的规律,并根据实测数据拟合出适合于本桥主梁温度梯度计算的公式,以修正有限元模型中的参数,有效减小温度效应对施工精度的影响。     

温度效应对含有叠合梁段混合梁斜拉桥主梁受力行为的影响

该文以某双塔混合梁斜拉桥为工程背景,并利用桥梁专业软件Midas/Civil建立了全桥有限元模型。对比分析在成桥阶段,体系温差、索梁温差、索塔温差及梯度温度等温度效应对含叠合梁段混合梁斜拉桥主梁受力行为的影响。分析结果表明:温度作用下,在靠近塔墩固结处混凝土主梁的应力值较大,远离桥塔处,应力值较小;温度作用下混凝土主梁的轴力值小于叠合梁的轴力值;温度作用对主梁的剪力影响较小,仅在塔墩固结处及辅助墩处产生剪力突变;梯度温度作用对主梁的弯矩影响较显著,在体系温差、索梁温差及索塔温差作用下,均会在塔墩固结及辅助墩处产生弯矩突变。     

高低塔斜拉桥在温度作用下的静力特性研究

为探讨温度对高低塔斜拉桥结构成桥使用舒适性及安全性的影响,以跨径为(157+280+93.5)m的清溪口渠江特大桥为工程背景,建立有限元分析模型,分别研究了体系温差、日照温差和索梁温差荷载作用对高低塔斜拉桥的主梁应力、主梁竖向位移及斜拉索索力的影响。研究表明:体系温差作用下,低塔侧边跨的主梁翼缘应力和斜拉索索力变化量较高塔侧大,主梁上翼缘的应力小于下翼缘;体系温差和日照温差作用下,高塔边跨的主梁变形较低塔侧大;日照温差作用下,日照升温和降温引起的主梁变形、应力分布及斜拉索索力变化规律相反,且日照升温引起的主梁挠度值、上下翼缘应力值、索力变化量是日照降温的2倍;索梁温差作用下,高塔侧边跨的斜拉索索力、主梁翼缘应力及竖向位移较低塔侧大。在实际工程设计中,应注意关键位置处主梁的应力储备和挠度控制,以及斜拉索的承载能力保有量。     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

考虑温度效应的斜拉桥塔-索-主梁耦合振动模型及影响分析

温度变化不仅会改变斜拉索的索力、频率以及边界条件,引起振动过程中的分叉现象,还会破坏振动控制的鲁棒性,掩盖结构损伤识别参数以及状态评估。为了研究非均匀温度场中索梁组合结构的非线性振动行为机理。将温度效应作为索和主梁振动的边界条件,引入高精度抛物线形,考虑拉索几何非线性、倾角、索的自重弦向分力影响,推导了热力学平衡状态下的索梁组合结构耦合振动微分方程,构建了考虑温度效应的塔-索-主梁连续耦合非线性振动精细化模型。编制程序研究了温度变化对拉索和主梁的固有频率影响,以及索梁温差对桥塔-拉索-主梁连续结构参数振动的影响。结果表明:温度变化对拉索和主梁固有频率影响不同,在塔-索-主梁频率比为2∶1∶1的主共振模式下,温度变化量每增加5℃,拉索固有频率下降0. 17%-0. 2%,主梁固有频率下降4%-7%;索梁温差的拉索振动具有明显"拍"特征,且索和主梁之间存在能量传递,随着正索梁温差逐渐增大,拉索最大振动幅值减小,但振动频率逐渐增大;随着负索梁温差的增大,拉索最大响应振幅增大,振动频率逐渐减小;考虑索梁温差和端部联合激励下的拉索振幅比单一端部激励振幅要小,拍频要大,在2∶1∶1主共振和2∶1∶2的参数共振模式下,拉索振动有明显的"拍"特征,而主梁振动相对平稳。     

斜拉桥梁重偏差对结构力学性能的敏感性分析

结合实体工程,分析了斜拉桥主梁梁重施工偏差对桥梁结构力学状态的影响程度,探讨了梁体施工节段重量偏差对成桥后主梁与索塔线形、内力状态及拉索索力的影响。结果表明,主梁梁重偏差对主梁成桥线形、索塔成桥塔偏的影响较大,在结构计算、施工监控时需根据施工情况及时调整结构容重参数,避免因结构计算失真造成施工质量问题。     

混凝土斜拉桥的温度效应分析

为了研究混凝土斜拉桥的温度效应问题，在武汉市江汉四桥施工过程中进行了24h温度效应的观测。在实测资料的基础上，首先对温差公式进行了参数识别，然后对此桥的温度效应运用有限元的方法进行了理论计算，通过与实测资料的比较，说明了非线性温度梯度分布模式的适用性，计算了温度效应所导致的温度应力。同时为了保证施工过程的连续性，对主梁立模标高的主动修正问题，也进行了分析和计算。     

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。     

六塔斜拉桥主梁制造阶段参数敏感性研究

为揭示大跨度多塔斜拉桥主梁制造参数对其结构力学行为的影响,并确定主梁关键敏感性参数对主梁成桥线形和拉索索力的影响情况。以嘉绍跨江大桥为研究对象,基于几何控制法的基本原理,建立考虑几何非线性效应的施工全过程有限元模型,根据主梁关键制造参数的误差统计结果,对比分析主梁制造参数变化对多塔斜拉桥力学行为的影响。结果表明:主梁自重和梁长参数变化时,对主梁成桥线形和拉索索力具有较大影响;主梁夹角参数变化时,对主梁成桥线形和拉索索力影响较小,但对主梁和索塔内力影响较大;在多塔斜拉桥中,当其中某塔主梁关键参数发生变化时,不仅对该塔的结构力学行为产生影响,而且对相邻各塔的结构力学行为均有一定程度的影响。     

钢-混凝土组合梁桥的温度梯度作用——作用模式与极值分析

为建立适用于钢-混组合梁桥的竖向温度梯度作用模式和取值方法，对一组合梁节段模型开展超过一年的长期温度测试与有限元数值模拟，以温度场分解得到的竖向线性温差和残余温度作为温度评价指标，根据指标达到极值时的竖向温度分布特征建立适用于组合梁桥的温度梯度模式体系。利用气象站23年的历史气象数据计算组合梁桥的长期温度梯度，采用基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型进行温度梯度代表值极值分析。研究结果表明：竖向线性温差和残余温度可反映温度作用在结构产生的次生效应和自生效应，是判断竖向温度梯度模式合理性的有效评价指标；考虑中梁和边梁腹板的日照条件差异，建立了适用于多主梁组合梁桥的竖向温度梯度模式体系，包括了2种升温模式和1种降温模式，对不同铺装厚度和桥面板板厚均有较好的适用性；钢梁形状对各温度梯度模式的影响并不显著，桥面板厚度、沥青铺装厚度对组合梁顶部的温差影响显著，钢表面吸收率则对升温模式1、2中钢梁部分的温差影响显著；在边梁的升温模式2中，钢梁温度渐变段高度与组合梁的悬高比(桥面板悬臂宽度与钢梁高度的比值)有直接关系，当悬高比大于1.51时，钢梁完全处于阴影之中；建立了西安组合梁桥各温度梯度中温差的GP分布模型，计算得到了各温差50年重现期的代表值，通过与中国通规和欧洲规范中的温度梯度模式对比，发现提出的3种温度梯度模式可以更好地包络住组合梁桥中梁和边梁长期运营期间产生的正负线性温差和拉压应力状态，对于中国规范组合梁桥温度作用相关条款的补充具有重要意义。     

预应力混凝土箱梁温度梯度荷载下的应力研究

基于实桥测试研究混凝土箱梁温度场分布规律并计算实测温度梯度,考虑最不利太阳辐射和大气温度等气象因素作用,采用有限元法建立混凝土箱梁温度场模型及理论竖向正温度梯度,计算不同竖向正温度梯度下的温度效应,并同现行规范进行比较。研究表明,规范温度梯度得到的上缘应力为实测和理论温度梯度的1.2倍左右。规范对于箱梁下缘应力和挠曲变形的考虑相对保守,在缺乏实测数据时,可采用理论正温度梯度进行温度应力计算。     

绥芬河斜拉桥转体施工温度影响分析

绥芬河斜拉桥是我国采用水平转体施工长度最长的斜拉桥,文中以绥芬河斜拉桥转体施工过程为背景,在斜拉桥转体施工前后分别进行24 h温度效应观测的基础上,首先运用最小二乘法对斜拉桥主梁和索塔温差公式中的参数及相关材料的线膨胀系数进行了识别,然后运用有限元方法对本桥转体施工前后温度效应进行了理论计算。比较理论计算结果与实测资料,分析温度效应对平面转体施工斜拉桥的影响,提出斜拉桥转体施工会因日照方位的变化引起结构的不对称偏位,相对活动转盘中心产生温度不稳定力矩,使结构整体发生倾斜。     

混合梁斜拉桥施工阶段的温度梯度效应

在混合梁斜拉桥的施工过程中,温度效应是影响桥梁内力、线形乃至施工安全的重要因素。文章以某混合梁斜拉桥为背景,应用Midas Civil对其施工阶段的相关工况进行了计算分析,分析了钢主梁拼装阶段日照温度梯度对钢主梁、钢主塔应力和变形的影响和规律;钢主梁铺装层高温养护阶段时温度效应对钢主梁应力和变形的影响和规律。研究成果表明:钢主梁拼装阶段日照温度梯度对主梁线形和主塔应力影响显著,桥面铺装高温养护对混合主梁的受力不利;在进行桥梁的设计和施工时,应考虑并采取措施避免或缓解施工阶段温度效应的影响。本研究成果可为类似桥梁的设计和施工提供参考,为完善相关规范条文提供依据。     

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响。结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体系降温将引起全桥主梁下挠,体系升温效应相反,最大背索索力变化为成桥索力的6.1%;日照温差下桥塔以横向弯曲为主,纵向偏位较小,对主梁线形、斜拉索索力影响较小;索梁(塔)负温差下有索区主梁发生向上位移、背索索力增大,正温差下相反,对桥塔偏位基本不影响。     

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。     

大跨组合连续梁桥不同温度梯度模式的效应研究

选取国内外四种温度梯度规范作为计算工况,对某大跨组合连续梁桥在不同温度梯度模式下的效应进行研究。分析结果表明:不同温度梯度模式下的效应分布具有一定相似性,但随着温差分布形态及特征值的不同,温度效应值相差很大。对于温度梯度各国规范规定了梁顶最大温差,但是自然环境复杂多变,不具有普遍适用性,采用改变梁顶最大温差方法,计算不同规范组合梁下缘应力和主梁线形,分析不同规范组合梁下缘应力和主梁线形的变化规律。     

大跨度组合梁斜拉桥施工控制参数的敏感性分析

为分析大跨度组合梁斜拉桥施工控制过程中的结构敏感性参数对主梁线形、应力及拉索索力的影响,以青海哇加滩黄河特大桥为例,建立考虑几何非线性效应的有限元模型,研究索力、构件重量、弹性模量和温度等因素对结构指标内力、线形的敏感程度。结果表明,主梁线形、应力和索力对拉索索力和混凝土重量最敏感,对混凝土弹性模量敏感度较小;材料特性误差则需要通过调整索力值和标高值来消除影响;温度对主梁线形较为敏感,施工过程中应尽量选择温度稳定的时间段进行测量。     

斜拉桥塔梁同步施工过程中主塔线形控制影响因素分析

为分析塔梁同步施工时主梁、主塔线形及内力状况，探究拉索张拉次数、张拉力及主塔温度变化对索塔线形的影响，以某大桥为工程依托，采用Midas Civil有限元软件对其塔梁同步施工全过程进行仿真模拟。研究结果表明：采用塔梁同步施工方法能够保证桥梁成桥状态下主梁、主塔线形及主塔受力在安全范围内；塔梁同步施工期间，拉索张拉次数对索塔线形影响较小；对比分析索塔在不同温度工况下的位移变化，发现温度效应对主塔偏位影响很大，在实际工程中应予以考虑。     

大跨度部分斜拉桥施工控制温度效应影响研究

温度效应是大跨度桥梁施工控制的影响因素之一.通过建立大连市长山大桥Midas模型,分别模拟桥梁构件整体升温、桥梁构件局部温差对大跨径桥梁斜拉索索力及主梁挠度的影响.通过对桥梁主桥斜拉索,主梁上、下缘,桥塔、大气温度的连续测量,以及在相应时间段监测关键斜拉索索力变化及主梁关键截面的挠度变形,并根据理论模拟研究及现场实测可知,温度效应对大跨度部分斜拉桥施工控制影响较大.从温度效应的影响考虑,对大跨度部分斜拉桥施工及测量提出可行性建议.     

混凝土主梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固区受力性能研究

为了研究混凝土主梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固区的应力分布特征及受力性能,采用ANSYS建立了索梁锚固区的非线性有限元模型,在考虑锚拉板与混凝土主梁摩擦作用和不考虑摩擦作用2种情况下,分析摩擦效应对锚拉板的受力影响,并以应力为控制指标,考虑摩擦作用对索梁锚固区设计进行优化。结果表明,锚拉板与混凝土主梁摩擦作用会明显减小PBL剪力键竖向的应力集中现象,但对其横向的受力几乎不产生影响。在取消锚板上排PBL剪力键后,接触面的应力集中现象得到有效改善,结构受力更为合理。