混凝土箱梁竖向预应力孔道对截面削弱的影响初步研究

预应力混凝土连续（刚构）箱梁桥设置竖向预应力筋是为了减少和控制腹板主拉应力、防止开裂,然而在设置了竖向预应力后,箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。竖向预应力难以达到设计要求是导致腹板开裂主要原因之一,该文主要在不考虑应力集中的前提下,研究竖向预应力孔道灌浆问题对竖向预应力效果的影响。对常张高速沅水大桥进行变截面箱梁腹板应力分析,得到竖向预应力孔道削弱对腹板应力水平的影响,并采用等效主拉应力增量法对腹板竖向预应力进行折减分析。该文研究表明：箱梁腹板竖向预应力孔道灌浆不理想,将会引起截面抗剪刚度、抗弯刚度及抗压刚度的削弱,从而导致主拉应力σzl增大及竖向预应力作用的折减,势必将对结构安全造成不利影响。     

梁拱组合桥力学性能敏感性分析

梁拱组合桥构造相对复杂,施工过程不确定因素对桥梁线形及受力影响较大。通过建立精细化空间杆系有限元模型,研究预应力张拉误差和混凝土荷载等力学参数变化对结构应力及桥梁线形的影响。分析结果表明:当主梁混凝土自重比设计值大时,主梁顶板压应力减小,底板压应力增大,跨中合龙段附近主梁向上挠度减小;在梁拱组合桥成桥阶段,预应力张拉误差对主梁跨中挠度影响较为突出,梁拱组合桥在最大悬臂阶段预应力误差对桥墩附近主梁的挠度影响相对较小,越靠近悬臂端预应力误差对主梁的挠度影响越大。研究成果可为梁拱组合桥的设计及施工过程提供技术参考。     

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。     

预应力混凝土箱梁桥腹板开裂参数影响分析

预应力混凝土箱梁裂缝是影响桥梁结构安全的重大隐患.该文对某三孔预应力混凝土变截面箱梁建立有限元模型,分析竖向预应力损失和箱梁腹板厚度对箱梁桥开裂的影响.结果 表明:连续箱梁边墩支点附近的边跨现浇梁段的主拉应力值较大,且这些位置截面梁高较小,如果施工和运营阶段竖向预应力损失过大,在这些区域容易出现腹板斜裂缝;腹板厚度对斜截面抗剪承载力的影响比截面主拉应力的影响大;箱梁支点附近梁段腹板厚度较薄,容易导致斜截面抗剪承载能力不足.     

竖向预应力对箱梁腹板力学行为影响研究

为了探究配置竖向预应力筋的箱梁腹板开裂荷载的影响及开裂前后力学行为的变化,文章选择较小剪跨比λ=1.15的双悬臂计算模型,模型顶部充分施加纵向预应力,悬臂端分级施加集中荷载,直至腹板出现腹剪裂缝并展开,采用ANSYS建立实体模型,以不张拉竖向预应力、张拉120k N竖向预应力为例,进行结构仿真计算,分析竖向预应力张拉与否对腹板开裂及裂缝开展形态,开裂荷载、开裂前后结构应力、刚度的影响,并对腹板开裂前后竖向预应力筋应力重分配进行了数值分析,得出配置竖向预应力可以显著提高腹板抗裂性,影响裂缝发生及开展形态、提高腹板开裂后结构刚度。文章研究结论对箱梁腹板竖向预应力理论研究及设计具有指导意义。     

预应力损失对大跨混凝土连续刚构桥长期性能影响分析

以大埠河大桥、蛇背大桥两座大跨混凝土连续刚构桥为实例,采用数值模拟计算的方法,对主梁施工全过程进行模拟分析,研究施工阶段预应力损失情况,并分析不同预应力损失对大跨混凝土连续刚构桥长期性能的影响。模拟边跨底板束钢绞线B、边跨顶板束TB、顶板束T、腹板束F、跨中底板束Z、跨中顶板TZ预应力减少20%对主梁运营阶段收缩徐变变形的影响,研究结果表明,顶板束预应力损失对主梁竖向下挠的影响最大。研究预应力损失影响对于控制主梁后期下挠,增加大跨混凝土连续刚构桥的长期性能具有重要的意义。     

大跨预应力混凝土连续梁桥的预应力损失识别

大跨预应力混凝土连续梁桥预应力损失直接影响桥梁的受力状态和运营,预应力损失过大将导致主梁跨中下挠、腹底板开裂、承载力下降,甚至危害结构安全。以荆州海子湖大桥为研究对象,建立该桥有限元模型,基于长期监测系统实测数据,研究大桥运营期间预应力钢束应力变化规律。运营监测1年以来,钢束应力实测值小幅波动,但整体上呈下降趋势,反映出钢束发生了一定的预应力损失。基于挠度影响矩阵,提出了一种利用主梁实测挠度值反演钢束预应力损失的方法。根据主梁成桥1年期间实测的挠度值反演预应力损失,并与实测的预应力损失值进行对比分析,结果表明:所提方法有效、可行,可为同类型桥梁预应力损失的识别提供参考。     

大跨径PC连续刚构桥长期下挠影响因素分析

以栗子坪大桥——大跨径预应力混凝土连续刚构桥为工程实例,采用有限元程序Midas/Civil对其进行施工过程和运营阶段仿真计算,分析混凝土超方、预应力损失、混凝土收缩徐变、刚度损失等因素对大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨中长期挠度的影响。计算结果表明:混凝土超方和桥面铺装施工误差导致的自重增加均可引起桥梁跨中长期挠度增加,后者超重使桥梁跨中长期挠度增加更大;预应力损失对桥梁跨中长期下挠影响非常显著,其中顶板束预应力损失影响最大,其次是腹板束,底板束影响最小;桥梁跨中长期挠度与终极徐变系数、环境相对湿度的变化有很大关系;梁体刚度降低使桥梁跨中长期挠度增加较多,且早期刚度的降低对桥梁跨中挠度增加影响较大。     

腹板粘贴钢板加固法实桥试验分析

通过实桥加固试验,详细测试腹板粘贴钢板加固法在降低主梁控制截面应力、挠度和裂缝宽度方面的效果。试验结果表明:采用腹板粘贴钢板加固方法,对降低开裂预应力混凝土结构的应力、挠度和裂缝宽度较为有效,该方法还能够有效提高主梁的抗弯刚度和耐久性,可为今后类似工程提供参考。     

某黄河大桥主桥上部结构有限元静力分析

以某黄河大桥主桥(70 m+11×120 m+70 m波形钢腹板PC组合多跨连续箱梁桥)为背景,按合龙、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程,进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析,验算其是否符合现行规范要求.结果表明,波形钢腹板的钢板厚度可以满足要求;墩顶处顶板不满足抗裂要求.正常使用极限状态下箱梁波形钢腹板竖向剪应力满足规范限值,但安全系数不高;波形钢腹板屈曲验算得到的剪切屈服强度为31 MPa,安全系数很大.     

某波形钢腹板天桥设计方法研究

波形钢腹板组合箱梁桥是一种造型美观、受力合理的新型钢-混凝土组合结构,以某波形钢腹板PC组合箱梁跨线桥为背景,介绍了该桥的主梁整体设计、波形钢腹板构造设计、顶底板连接键设计计算,并按施加一期荷载、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析计算,验算其是否符合现行规范要求,为今后类似工程计算提供参考.     

混凝土箱梁腹板竖向预应力分析

对混凝土箱梁腹板竖向预应力进行研究。以不出现主拉应力和最佳应力比为界限,确定合理竖向预应力值的范围,并给出竖向预应力设计步骤。分析了腹板开裂与否竖向预应力与纵向下弯预应力2种布束方式的优劣。竖向预应力筋合理布置间距建议值为30~50 cm。     

预应力混凝土连续箱梁不同布索方式对比分析

从理论上对比分析了不同布索方式的优缺点,以某预应力混凝土连续箱梁桥为原型,通过数值计算对比分析了预应力损失对不同布索方式箱梁腹板主拉应力的影响.结果表明,在理论上取消下弯索,通过适当调整顶、底板索和竖向预应力筋来实现对腹板主拉应力控制是可行的;适当调整竖向预应力的大小,竖向+纵向布索方式混凝土强度提高系数优于下弯索布索方式;竖向预应力损失对竖向+纵向布索方式预应力混凝土箱梁腹板主拉应力的影响非常敏感.在实际工程中,竖向预应力损失50%后,竖向+纵向布索方式预应力混凝土箱梁腹板主应力的分布将劣于下弯索布索方式.     

连续刚构桥设计关键技术问题的探讨

针对连续刚构桥箱梁混凝土开裂、跨中下挠、底板崩裂等病害,分析其产生的原因,提出一些防止病害发生的对策措施,主要有:腹板斜裂缝可以通过增加梁高、设置腹板下弯钢束及加强竖向预应力有效性来改善;跨中下挠可通过增加顶板负弯矩钢束、采用塑料波纹管和真空辅助压浆工艺、控制钢束张拉龄期及设置后期备用钢束来改善;底板崩裂可通过合理控制结构的预应力度、选择合适的墩身刚度、优化钢束配置、优化梁高变化规律、合理选择底板厚度与波纹管间距及设置防崩钢筋等来改善.     

波形钢腹板刚构桥和普通PC刚构桥跨中下挠对比分析

为对比研究波形钢腹板刚构桥和普通PC刚构桥的下挠特性,分别建立某大跨波形钢腹板刚构桥的杆件模型及三维实体模型,在此基础上将钢腹板替换为混凝土腹板,并添加腹板预应力束,对比研究钢腹板剪切、混凝土收缩徐变、预应力损失等因素对两桥的影响。结果表明:自重作用下钢腹板相比混凝土腹板产生了较大的剪切变形,波形钢腹板刚构桥挠度更大;预应力主要产生轴向力而非竖向力,故预应力作用下两种桥梁产生的剪切变形均不明显;相对湿度和收缩徐变的改变对普通PC刚构桥挠度影响更明显;普通PC刚构桥成桥各阶段总竖向位移约为波形钢腹板刚构桥的1.6～2.0倍。体内预应力损失对波形钢腹板刚构桥和普通PC刚构桥均有较明显的影响,体外预应力损失对波形钢腹板刚构桥挠度影响不明显;自重系数每增加0.025时,两桥跨中挠度约增加6%～8%。     

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。     

大跨径梁式桥的主要病害

论述了预应力混凝土大跨径梁式桥的两种主要病害,一是跨中下挠,二是梁体开裂。分析了跨中下挠、垂直裂缝、斜裂缝、纵向裂缝的原因,并叙述了预防对策。这些对策主要是:梁有足够的正截面和斜截面强度;设计中要控制恒载挠度(包括徐变挠度)在一个较小值;在梁纵向两悬臂端施加水平力对顶后合龙;三维分析箱梁主拉应力并布置预应力束;预留体外备用钢束;混凝土加载龄期不小于7天;竖向预应力应两次张拉以保证有效预应力。     

∏形钢板在桥梁加固工程中的应用

针对南方某些省份大批在役桥梁现存病害,利用增加主梁抗弯、抗剪刚度可大幅度提高桥梁承载能力的原理,首次提出∏形钢板加固方法,并利用ANSYS程序进行有限元数值模拟.对∏形钢板加固的主梁、粘贴钢板加固的主梁进行加固结果比较分析,最大竖向挠度前者低于后者约18.84％,顶板处最大主压应力、腹板处最大主拉应力、底板处最大主拉应...     

大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块抗裂分析

大跨度预应力混凝土连续箱梁开裂恶化了箱梁的受力条件,还降低了桥梁混凝土的耐久性,导致箱梁结构安全度严重降低.因此有必要开展大跨度预应力混凝土连续箱梁混凝土抗裂计算分析.在介绍弹塑性有限元分析基础上,运用体杆耦合有限元模型模拟预应力钢筋,温度模式分别参照<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG D62-2004)和新西兰桥规,开展S249京杭运河特大桥主桥大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块混凝土应力的精细化仿真分析,分析竖向预应力未损失和全部损失工况下的混凝土抗裂性能,发现在竖向预应力全部损失工况,箱梁0#块箱梁腹板顶部加腋处出现较大的主拉应力,导致该处混凝土开裂.因此,在施工中要确保竖向预应力的有效性.     

大跨度预应力混凝土连续箱梁0~#块抗裂分析

大跨度预应力混凝土连续箱梁开裂恶化了箱梁的受力条件,还降低了桥梁混凝土的耐久性,导致箱梁结构安全度严重降低。因此有必要开展大跨度预应力混凝土连续箱梁混凝土抗裂计算分析。在介绍弹塑性有限元分析基础上,运用体杆耦合有限元模型模拟预应力钢筋,温度模式分别参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）和新西兰桥规,开展S249京杭运河特大桥主桥大跨度预应力混凝土连续箱梁0#块混凝土应力的精细化仿真分析,分析竖向预应力未损失和全部损失工况下的混凝土抗裂性能,发现在竖向预应力全部损失工况,箱梁0#块箱梁腹板顶部加腋处出现较大的主拉应力,导致该处混凝土开裂。因此,在施工中要确保竖向预应力的有效性。