体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

某特大桥加固大吨位端部锚固块有限元分析

以广州市东圃某特大桥的检测与加固设计为背景,通过对体外预应力加固中的大吨位端部锚固块进行有限元分析,给出了端部锚固块在新增混凝土前后的纵向应力、横向应力和竖向应力,并对这些应力计算结果进行分析,结果表明端部锚固块在新增混凝土后的加固效果非常明显,但仍存在一些不足之处,并就此提出一些局部加强建议。最后根据有限元分析结果,利用拉-压杆模型进行了锚固区的配筋计算。     

体外预应力加固混凝土桥的钢结构锚固转向体系研究

体外预应力技术是一项加固既有梁桥的有效措施,而锚固转向体系是体外预应力加固技术中的重要组成部分。针对目前常用的钢筋混凝土锚固转向块的不足,提出一种新型的钢结构锚固转向体系,该体系具有对原桥跨结构的恒载影响小、联接方式可靠、后期影响小、施工快捷、体外预应力设计灵活等特点。工程实践证明,该新型钢结构锚固转向体系安全可靠,也使得体外预应力技术加固混凝土旧桥的设计更加方便、施工更加快捷,效应也非常明显。     

荆岳长江公路大桥钢锚梁索塔锚固区单节段模型有限元分析

钢锚梁索塔锚固区中钢锚梁承担了绝大部分的斜拉索水平分力,混凝土塔壁只承担小部分,而水平分力是引起索塔锚固区混凝土开裂的主要原因,荆岳长江公路大桥索塔锚固区设计中布置了一定的预应力以增加混凝土的安全储备.通过有限元仿真计算分析手段,分别对索塔锚固区在预应力、钢锚梁设计支承方式、钢锚梁设计支承方式(无预应力)工况下的应力进行分析.结果显示钢锚梁设计支承方式下,锚固区的应力均满足要求,但在设计支承方式(无预应力)时,锚固区混凝土塔壁存在较大的主拉应力集中,因此在索塔锚固区上施加一定的预应力也是必要的.     

体外预应力加固预应力增量的计算

体外预应力加固技术是现如今最有效的加固既有预应力混凝土桥梁的方法,可大幅提高原桥刚度及承载能力并克服其他加固方法中难以克服的二次受力问题。利用结构变形前后的几何关系,提出了在车道荷载作用下三折线布筋形式的体外预应力应力增量计算公式,计算公式的物理意义明确,并可分别计算不同荷载及不同布筋形式下的体外预应力应力增量。通过一座预应力混凝土简支T梁的加固设计实例,计算了体外预应力在车道荷载作用下的应力增量及施工阶段、使用阶段梁的上下缘混凝土应力,为简支梁的体外预应力加固工程提供了理论技术支持。     

双预应力混凝土梁预压钢筋锚固的研究

双预应力混凝土梁是设有预压粗钢筋的预应力混凝土简支梁，其技术关键是预压钢筋的锚固系统。所研究的锚固系统是由高强螺母、钢锚板和锚固钢筋组成。２根长度为５．５ｍ的梁试验和有限元法分析证明这种锚固系统是可靠的。文中还介绍了双预应力混凝土梁变形的特点和有关预应力损失问题。     

某连续箱梁桥体外预应力门槛梁锚固块设计研究

为给体外预应力门槛梁锚固块设计提供参考,以某4×30m预应力连续箱梁桥加固项目为背景,对该类锚固块配筋以及锚后构造措施进行设计研究。考虑该桥构造特点及其它受限因素,设计高660mm、长2 500mm的门槛梁锚固块,结合美国ACI 318规范,运用摩擦抗剪理论及《公路桥梁加固设计规范》进行锚固块配筋;在配筋设计基础上对锚后增加矩形加强块,利用有限元法分析矩形加强块尺寸对锚后箱梁受力的影响,以优化矩形加强块的尺寸。研究结果表明:该锚固块配筋保证了锚固块受力满足要求,但体外预应力对锚后箱梁产生较大的拉应力;确定采用高150mm、长500mm的矩形加强块,可减小体外预应力产生的45.5%的拉应力。实践表明,桥梁体外预应力张拉后,锚固块与原箱梁并未发现裂缝,锚固块的配筋与锚后构造措施是合理的。     

波形钢腹板特大桥体外预应力设计及应用研究

为给特大跨波形钢腹板组合箱梁桥体外预应力设计提供参考,以港珠澳珠海连接线工程前山河特大桥为背景,介绍体外预应力体系的布设、转向与锚固装置的设计细节、体外束保护与减振装置的构造及减振机理。采用有限元软件,建立体外预应力钢束转向块、锚固端节段及运营阶段全桥有限元数值模型,分析转向块及锚固端的局部应力,研究施加体外预应力后运营阶段结构受力情况,比较不同体外预应力张拉工序对成桥状态结构挠度、应力、弯矩等力学性能的影响。结果表明:转向块及锚固端节段满足结构局部应力安全要求;运营阶段结构挠度、混凝土主梁及波形钢腹板应力均满足设计规范要求,结构安全可靠;"全桥合龙后先张拉中跨,后对称张拉边跨"的体外束张拉方案为最优方案。     

预应力混凝土箱梁桥局部锚固应力

预制预应力混凝土分段施工箱梁结构是近十年来主要发展趋势之一。每段用预应力钢绞线锚固。由于高度集中中载荷作用，预应力锚固区可能出现危险的裂缝。该文利用不同配筋的预应力混凝土构件的试验研究，查明锚固区的应力分布特性。     

斜拉桥索塔低回缩环向预应力锚固结构研究

为设计一种新型的斜拉桥索塔锚固区预应力锚固结构,避免采用常用环向预应力索塔锚固结构带来的局限性,在调查分析了已有研究成果的基础上,从锚固区环向预应力损失的原理出发研究减少预应力损失的措施,提出了新型的低回缩环向预应力锚固结构方案.以韩家沱长江特大桥索塔锚固区为研究对象,设计了索塔低回缩环向预应力锚固结构和U形环向预应力锚团结构,并对这2种方案的有效预应力及预应力作用下索塔锚固区混凝土应力进行计算,结果表明,采用低回缩环向预应力锚固结构可显著减少预应力损失且有效应力沿程分布均匀,索塔锚固区的混凝土应力分布也更加均匀.     

四线铁路斜拉桥索塔锚固区环向预应力设计研究

椒江特大桥主桥为主跨480m的四线铁路连续钢桁梁斜拉桥,采用H形混凝土塔,索塔锚固采用环向预应力锚固。为确定索塔锚固区环向预应力的合理布置方式,采用MIDAS FEA建立桥塔实体模型,对U形束、井字形直束2种布束方式进行比选,在此基础上,分析施工、运营及断索工况下锚固区的受力性能,并进行预应力合理张拉顺序研究。结果表明:环向预应力采用U形束布置是经济、合理的;锚固区混凝土在预应力切向基本处于受压状态,在预应力法线方向出现1 MPa以内的拉应力,斜拉索张拉会增加侧壁内侧、外索孔处水平拉应力,运营期寒潮效应使塔壁外侧产生较大拉应力,断索时前、后壁齿块横桥向拉应力增加;上塔柱应设置外表面钢筋网片并加强竖向、环向配筋;环向预应力施工时,宜同时张拉内、外侧预应力。     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

斜拉桥索塔锚固区结构设计及计算

斜拉桥索塔锚固区承受拉索的巨大集中力,构造复杂,锚固区各构件处于复杂的应力状态,是特大桥设计中的重点和难点之一。以某长江公路大桥为例,对索塔锚固区结构设计及选型进行对比分析,得出内置式钢锚箱和外露式钢锚箱均适用于混凝土斜拉桥索塔,两者结构形式类似,只是与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊上比例不同的结论。钢一混凝土组合索塔在一定程度上利用了钢和混凝土各自的材料特性,提高了索塔的整体安全性能。根据有限元计算模型及结果,进一步分析了钢锚箱的力学特性,并通过增加横向预应力对锚固区的结构进行了优化,为特大桥设计及施工提供参考。     

体外预应力节段预制胶拼梁抗弯极限承载能力模型试验研究

为研究体外预应力节段预制胶拼梁的抗弯极限承载能力和破坏模式,以某3×30m一联连续箱梁桥为背景,以偏不利的实桥中跨为研究对象,根据相似理论,设计制作了一跨缩尺比为1∶3的10m简支工字型试验梁,按照设计承载能力极限状态跨中最大正弯矩荷载组合和活载超载2个阶段进行了分级加载试验。结果表明:跨中最大正弯矩工况下,梁体强度和刚度满足设计要求,结构整体受压,处于弹性受力状态;超载工况下,梁体底板逐渐消压,跨中附近接缝截面底板开裂,随后裂缝逐渐变宽并竖直向上延伸,直至荷载超过接缝截面抗力设计值后,顶板局部混凝土压碎,而钢绞线未屈服;体外预应力节段预制胶拼梁具有较大的抗弯极限承载能力,可能发生的破坏模式为跨中附近接缝截面顶板混凝土受压破坏。     

独柱塔自锚式悬索桥锚固横梁结构空间受力分析

南京江心洲大桥边跨主缆锚固大横梁设计独特,结构受力非常复杂.为了获得锚固横梁局部应力的大小与分布规律,对其传力途径进行研究,以通用有限元程序为计算平台,采用空间索单元模拟横梁中配置的预应力束以及主缆束股,三维块体元模拟混凝土锚固横梁,应用二次开发技术,建立精细三维有限元模型.在此基础上采用合理的加载模式对锚固横梁在空缆阶段和成桥状态2种不同工况进行应力计算与分析.结果表明:在空缆与成桥2种状态下锚目横梁的应力值与分布规律变化较大;为保证锚固横梁在施工过程中的受力状态处在合理的范围之内,锚固横梁中配置的大量预应力束应配合主缆束股的内力变化而分批次张拉.     

预应力混凝土斜拉桥主梁边箱足尺模型试验

滨州黄河大桥主桥是3塔预应力混凝土斜拉桥,主梁是预应力混凝土箱梁。主梁标准段采用带分离式双边箱截面形式,两边箱之间由桥面板和横隔梁相连,横隔梁结构设置了横向预应力钢束。采用空间有限单元法,建立主梁标准节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析。通过标准梁段足尺模型试验,观测试验模型测点的应变以及模型表面混凝土裂缝的情况。     

体外预应力钢-混结合梁桥温度效应分析

针对简支体外预应力钢-混结合梁,考虑钢梁与混凝土之间的相对滑移,温度沿混凝土截面线性分布,体外预应力筋直线布置,剪力钉所受到的剪力和钢梁与混凝土板的相对滑移呈线性关系,推导出结合梁及体外预应力筋由温度效应产生的内力计算公式。通过算例与有限元分析进行对比,并讨论了在日照温度效应下,各种因素对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响。结果表明:公式法和有限元法计算结果吻合;日照温度效应使简支结合梁的混凝土板受压,钢梁顶部受拉,底部受压,对体外预应力筋应力影响很小;当剪力钉刚度足够大时,温度应力不随剪力钉刚度变化而变化,剪力钉布置和桥梁跨度对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响不大。     

波折钢腹板组合箱梁预应力体系研究

通过采用混合单元建立波折钢腹板预应力混凝土组合简支箱梁空间有限元计算模型,研究体内外混合配索结构的预应力参数,包括体内外索比例分配、张拉应力、锚固点位置以及转向装置的间距等对力学性能的影响。分析结果表明,跨中转向点之间各截面的正应力只与张拉力有关;而锚固点至转向点区域各截面的正应力随预应力参数变化,建议采用合理比例的体内外索混合配筋形式,张拉应力不宜小于标准抗拉强度的60%。为该新型结构体内外混合预应力设计提供参考。     

上海长江大桥主航道斜拉桥索塔钢锚箱设计

上海长江大桥主航道桥为双塔双索面斜拉桥,主梁为分离式钢箱梁,主塔采用人字形塔。主跨730 m,居世界已建成同类桥梁第五位。超大跨径斜拉桥的索塔锚固形式主要有钢锚箱和钢锚梁两种,长江大桥采用了在空心塔柱内壁设置钢锚箱的索塔锚固方式,介绍了长江大桥索塔钢锚箱的设计,经有限元计算表明：结构设计满足规范要求,     

混合梁自锚式人行悬索桥设计

曹娥江步行桥为(35+37.5+100+37.5+35)m混合梁自锚式悬索桥,半飘浮约束体系,桥面总宽7.5 m。全桥设置2根主缆,主缆采用锌铝合金镀层钢丝,抗拉强度1960 MPa。吊索采用环氧涂层预应力钢绞线,抗拉强度1860 MPa。主跨、边跨加劲梁为钢箱梁,锚固跨为预应力混凝土箱梁。桥塔为有上、下横梁的框架式混凝土结构,基础采用大直径嵌岩桩。桥梁采用“先梁后缆”的施工顺序,体系转换采用无应力状态控制法。主索鞍采用预偏技术施工,有效控制桥塔弯矩,保证结构安全。