结合梁桥在施工过程中的行为

钢－混凝土结合梁桥的受力行为受到混凝土桥面板时效特性的影响，也直接影响桥梁的耐久性。对混凝土桥面板横向裂缝产生的原因进行研究，可更好地了解混凝土板的拉应力产生原因。从浇注混凝土板行为进行的现场观测和试验，结果表明混凝土水化热和浇注顺序对桥面板拉应力有重要影响。在实际施工中，混凝土板的临界拉应力有所降低。将限制水化热影响的试验结果与理论计算进行比较，并以此为基础建立了推算在早期混凝土中产生裂缝可能性     

结合梁桥在施工过程中的行为

钢-混凝土结合梁桥的受力行为受到混凝土桥面板时效特性的影响,也直接影响桥梁的耐久性.对混凝土桥面板横向裂缝产生的原因进行研究,可更好地了解混凝土板的拉应力产生原因.从浇注混凝土时开始对混凝土板行为进行的现场观测和试验,结果表明混凝土水化热和浇注顺序对桥面板拉应力有重要影响.在实际施工中,混凝土板的临界拉应力有所降低.将限制水化热影响的试验结果与理论计算进行比较,并以此为基础建立了推算在早期混凝土中产生裂缝可能性的依据.     

横向联结系对中小跨径钢板组合梁桥静力性能影响研究

结合常用中小跨径钢板组合梁的构造，利用有限元软件计算分析横向联结系的数量、截面形式对钢板组合梁桥受力性能的影响。计算结果表明：对于跨中截面，跨间小横梁数量越多，则混凝土板顶面纵桥向压应力越大、底面纵桥向压应力越小、混凝土板顶面横桥向拉应力越小、底面横桥向拉应力越大；而跨间小横梁数量对中支点处混凝土板和所有钢梁的受力性能几乎无影响。跨间布置奇数道小横梁比布置偶数道小横梁对结构受力更有利，建议中小跨径钢板组合梁跨间布置不少于3道小横梁；小横梁数量对主梁挠度影响较小，其影响程度远远小于混凝土板厚度改变对主梁挠度的影响。     

考虑混凝土开裂的板拉桥有限元分析

有限元分析中混凝土构件的开裂模拟较为复杂.该文以独塔单面板拉桥--广东番禺沙溪大桥为工程背景,用有限元模型处理考虑混凝土拉板和主梁出现的细微开裂,采用大型有限元计算软件ALGOR建立精细的全桥组合有限单元模型,对板拉桥成桥后荷载作用下的力学行为进行分析研究.分析中考虑了混凝土收缩、徐变、开裂、体系升降温、局部温差和4种活载加载模式对沙溪大桥的影响.通过分析可以看出,有限元分析结果与检测结果基本一致,表明应用精细的组合有限元方法对既有桥梁开裂进行评价和预测是可行的.     

现浇空心板梁桥纵向开裂成因分析与试验研究

既有现浇空心板梁桥纵向开裂问题较多,为研究既有现浇空心板桥梁纵向开裂的原因,采用有限元方法,对有较多纵向裂缝的某地方公路现浇钢筋混凝土空心板梁桥进行空间模拟,分析底板厚度、板高、宽跨比对现浇空心板梁桥力学性能的影响。计算结果表明,该空心板桥梁强度和刚度均不能满足规范要求,板高度不够和宽跨比较大是该桥梁出现纵向开裂的主要原因;底板较薄、板高较小、宽跨比较大的现浇空心板梁桥极易出现纵向开裂。随着底板厚度、板高度的增大,跨中最大挠度和横向最大拉应力减小;随着板宽跨比的增大,跨中最大挠度和底板纵向最大拉应力减小,底板横向最大拉应力加大。同时根据试验和分析结果,提出了现浇空心板梁桥纵向开裂的防治措施。     

考虑施工阶段的装配式钢-混凝土组合梁非线性全过程分析方法

为解决常规钢-预制混凝土桥道板组合梁的剪力键预留孔角隅和板间现浇接缝易开裂的问题,提出了带装配式栓钉(PCSS)剪力键和预制预应力桥道板的钢桁-混凝土组合梁(Prefabricated Steel Truss-Concrete(PSTC)Composite Beam)。针对从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,提出了一种装配式组合梁的非线性全过程分析方法:建立精细化有限元模型,预制桥道板和板间接缝采用在混凝土实体单元中是否嵌入普通钢筋单元分别模拟;桥道板采用预应力钢束降温法模拟板内获得预压应力的过程;组合梁采用导入初应力的方法,实现将先期获得预压应力的桥道板与钢桁结整为组合梁共同受力。利用该方法模拟分析了装配式钢桁-混凝土组合梁在负弯矩作用下,从施工到成桥到破坏的全过程力学行为,并与组合梁负弯矩区段力学行为性能试验的结果进行了对比。结果表明:该模拟方法能较真实模拟装配式钢-混凝土组合梁从安装桥道板到桥道板的破坏的全过程受力行为,挠度计算值与实测值相差4.1%,吻合较好。     

钢-混凝土组合梁桥早期温度效应试验研究

为了研究混凝土浇筑早期水化反应引起的温度变化对钢混组合梁桥变形和应力的影响,以一简支梁桥为试验对象,测试了混凝土桥面板和钢梁在混凝土浇筑前后温度和应变变化数据,并对钢梁由于温度变化引起的应力进行了解析。分析结果表明:混凝土在凝结硬化过程中温度先升后降,在升温阶段结束后,混凝土板获得足够的刚度来约束钢梁的变形,在降温阶段结束后混凝土桥面板与钢梁变形协调。混凝土板在降温阶段的收缩受到了钢梁顶板的约束,拉应力开始产生。降温阶段结束后混凝土板中拉应力的大小与升温阶段结束后钢梁横截面上的温度梯度以及混凝土板与钢梁顶板的温差有关。     

连续组合梁桥负弯矩区混凝土板开裂机理的研究

分析比较了混凝土受拉构件开裂机理与非预应力连续组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板开裂机理的异同，给出了连续组合梁桥混凝土板开裂对组合梁截面力的分配的影响及其与混凝土板平均应变、全截面曲率的关系公式。     

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。     

基于ABAQUS的港口刚性道面结构三维空间有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,在Winkler地基上建立四边自由的集装箱荷载-道面结构-地基三维有限元双层板模型,进行了混凝土道面结构在集装箱重箱荷载作用下的力学响应模拟,分析了板中与板边受力条件下的刚性板的应力特性;根据道面结构层间接触的特点,考虑了双层板模型中层间相互联结与光滑无摩阻两种接触情况,对比分析了两种接触状态下混凝土板的应力特性;基于不同地基反力系数,进行了道面结构力学响应模拟,分析了地基反力系数对混凝土道面结构刚性板的弯拉应力的影响,为实际设计中节省工程材料,降低混凝土弯拉应力提供参考。     

日照荷载对波腹板钢箱梁剪力滞后效应影响浅析

通过对某波腹板钢箱梁桥进行模型计算分析,得到不同日照工况下箱梁横向应力变化规律,认为日照荷载容易在箱梁顶板产生较大的拉应力,导致顶板混凝土开裂,并对日照荷载对波腹板钢箱梁剪力滞后影响进行了分析。     

三跨变截面预应力混凝土双箱双室并联连续箱梁桥的空间受力分析研究

本文对一座典型的三跨(30 50 30)变截面预应力混凝土双箱双室并联连续箱梁桥，利用空间板壳有限元来模拟真实的桥梁，进行空间受力分析和参数研究，并进行了荷载试验研究，说明宽桥横向刚度对桥梁变形和应力的影响。     

水化热对早龄期连续刚构箱梁开裂的影响

针对某大跨径预应力混凝土连续刚构箱梁早龄期腹板裂缝问题，对裂缝进行了现场详细的调查统计，建立了混凝土箱梁开裂节段水化热分析模型。分析结果表明，混凝土早龄期水化热产生的温度场未完全稳定，主拉应力呈现先快速增长后缓慢衰减的趋势；在早龄期张拉纵向预应力钢束后，在温度与预应力作用耦合下，混凝土箱梁腹板中产生了较大的主拉应力，从而导致腹板开裂。本研究结果可为研究大跨径连续刚构箱梁水化热效应和确定腹板钢束张拉时机提供参考。     

无背索斜拉桥钢-混凝土组合脊骨主梁的关键受力分析

根据无背索斜拉桥中大悬臂钢-混凝土组合脊骨主梁的结构和受力特点,采用空间有限元法分析了混凝土桥面板徐变对组合脊骨梁内力分配的影响、钢箱梁扭转效应、组合悬臂挑梁受力及荷载横向分布、桥面板剪力滞效应等几个关键性受力问题,并利用外国规范验算了钢箱梁承压板的局部稳定性。由分析可知,混凝土徐变导致脊骨梁中钢箱梁应力增加,混凝土板应力下降;钢箱梁的扭转翘曲正应力可达到弯曲正应力的10%;大悬臂组合行车道板的横向分布计算取3片梁模型即可,且施工中采取预弯措施可防止组合挑梁的混凝土板受拉开裂;《本四桥规》中承压板容许应力计算公式约具有2.0的安全度;混凝土行车道板的剪力滞效应明显,塔梁固结处的行车道板还出现了负剪力滞现象。上述结论可为同类结构设计提供参考。     

新型UHPC箱梁桥面体系横向受力性能

为研究新型UHPC连续箱梁桥面体系的受力特性,以广东清新大桥石角侧跨堤引桥为工程背景进行试设计,建立空间有限元模型进行桥面体系静力计算,以此为基础开展了1∶2缩尺模型试验和非线性有限元模拟,并对影响开裂应力的主要因素进行了参数分析。研究结果表明:UHPC箱梁试设计方案整体计算满足要求,正常使用极限状态桥面体系计算时,纵向未出现拉应力,横隔板上弦板底面最大横向拉应力为11.3 MPa。缩尺模型试验结果表明,桥面体系中横隔板上弦板下缘名义开裂应力为15.4 MPa,极限状态名义应力为68.2 MPa。开裂应力和承载能力均满足工程要求。横向受力抗裂性能参数分析表明,采用法国UHPC结构规范计算名义开裂应力是可行的,增大配筋率整体上可以提高上弦板下缘开裂应力,在实桥中,上弦板下缘钢筋直径建议取值■12～■40。增加上弦板高度可以提高抗裂安全性,当试验模型上弦板高度从24 cm增加到36 cm时,抗裂安全系数从1.24增加到1.52。     

PC薄壁宽幅空心板纵向开裂原因分析及加固措施

针对目前预应力薄壁宽幅空心板桥普遍发生的底板纵向开裂现象,以某高速公路薄壁宽幅空心板桥为背景,分别采用弹性地基梁比拟法、有限元法和足尺模型扭转试验法分析该桥空心板底板开裂原因。该薄壁宽幅空心板桥上部构造均为20m后张法预应力混凝土宽幅空心板(混凝土为C40),每跨横向各设8片空心板。理论和有限元计算得出最大扭矩作用下空心板最大横向拉应力分别为2.23MPa、2.35MPa(角隅处),大于C40混凝土抗拉强度设计值。基于荷载叠加原理进行了空心板足尺扭转试验,试验值与计算值趋势一致,进一步表明畸变效应是导致纵向开裂的主要原因。根据纵向裂缝的特征及其原因,提出采用粘贴钢板法对板梁进行加固,并运用有限元程序ANSYS计算了加固后板梁的横向拉应力,验证了加固方案的可行性。     

低坍落度混凝土早龄期单轴直接拉伸试验研究

为了研究钢筋的存在对连续配筋混凝土路面(CRCP)早期开裂的影响,缓解连续配筋混凝土早期开裂的问题,为连续配筋混凝土路面设计提供依据,基于对轴向直接拉伸试验和间接拉伸试验试验难度和效果的区别,以及连续配筋混凝土路面在温缩和干缩作用下受力状态的符合程度,通过轴向直接拉伸模拟连续配筋混凝土路面早期开裂的过程,采用控制变量的试验方法对不同配筋率、不同配筋形式及不同龄期的钢筋混凝土试件在轴向拉力作用下的开裂性能进行试验分析。为探索钢筋和混凝土的应变以及裂缝的产生和发展的规律,基于传统直接拉伸试验,通过优化拉伸试件的形状与尺寸来提高轴向受力的符合程度,使用球铰支座固定试件避免试件偏心受压,利用高精度摄像与图片处理技术提高裂缝的发展过程中观测数据可靠度,采用位移控制模式对试件进行轴向拉伸并记录首次开裂以及裂缝发展过程中钢筋和混凝土应变数据。通过钢筋混凝土开裂过程的动态观测和试验数据分析,研究了在轴向受拉状态下连续配筋混凝土路面结构的力学性能,得出了首次开裂后不同配筋率的连续配筋混凝土的受力特点和引起配筋混凝土早期开裂的极限拉应力、应变的时变规律,并给出了相同配筋率下合理的配筋位置、配筋数量和钢筋的截面尺寸。     

水下施工拱座基础的水化热效应研究

大体积混凝土结构早期水化热会产生较大的温度应力,可能会造成结构开裂。本文以西门河汉江特大桥为背景,采用有限元分析软件建立拱座基础三维模型,对混凝土浇注后的水化热效应进行模拟分析,并比较了水下和空气两种外界环境对温度应力的影响,结果表明,两种外界环境下结构水化热引起的最大温度出现在混凝土芯部,温度应力峰值出现在混凝土表面。通过分析其温度及应力变化规律,研究可为同类工程施工提供参考依据。     

转体桥合龙段混凝土纵向开裂控制研究

为控制转体桥合龙段顶板处常出现的纵向开裂，以保定乐凯大街南延工程斜拉桥为例，通过数值模拟研究了合龙段两侧老混凝土对新浇筑合龙段混凝土早期收缩的约束作用，分析了不同龄期差对新浇筑混凝土收缩应力的影响。研究发现：新浇筑合龙段混凝土的收缩应力与新老混凝土的龄期差成正比；采用缩短新老混凝土的龄期差、延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋、提前洒水润湿合龙段两侧老混凝土等方法，可降低合龙段新浇筑混凝土的早期收缩应力。在此基础上提出保定乐凯大街转体桥合龙段混凝土施工方案，并进行了现场测试实验，实验结果表明：该方案可有效控制合龙段混凝土的纵向开裂问题。     

基于多板协同受力的前嫩公路水泥混凝土路面应力有限元分析

公路水泥混凝土路面板的侧面存在着三边约束、四边约束等多板协同受力情况,为此采用有接缝水泥混凝土路面三维有限元分析程序EverFE构建9块板的有限元验算模型,对前嫩(前锋农场—嫩江)公路嫩江支线一级公路水泥混凝土路面进行多板协同受力条件下的应力分析。结果表明:在多板协同受力时,面层板的最大弯拉应力与协同受力作用的强弱有关。当横缝设置传力杆后,板块之间的协同受力作用增强,横缝中部加载时,最大弯拉应力下降;纵向自由边中部加载时,最大弯拉应力有小幅度增长,验算条件下其增长幅度为1.3%以下。负温度梯度下,最大弯拉应力出现在面层板的表面,小于正温度梯度时的弯拉应力,同时其发生位置与正温度梯度情况不同,在加载板的荷载位置、面层板的中部都可能出现,且可能同时出现在多块板上;协同受力作用越强,其表现愈明显。板中加载时,协同受力强弱对面层板最大弯拉应力的影响较小。在零温度梯度情况下,基层刚度的下降将导致面层板最大弯拉应力的增大,此规律不受板块之间协同受力强弱的影响;非零温度梯度情况下,适当降低基层刚度对减小面层板的最大弯拉应力有利,且正、负温度梯度下的情况均相同。