大跨径RC拱桥悬臂浇筑过程中临时预应力效应分析

本文基于应力指标控制法,分析了临时预应力对悬臂浇筑RC拱桥拱圈截面应力影响,计算结果证实了临时短束预应力可有效降低拱圈截面施工过程中最大拉应力水平,同时对预应力效应参数敏感性进行了对比分析,为该类桥梁跨径推至300 m级提供一种新的思路。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

考虑预应力的悬臂浇筑拱桥温度荷载效应下主拱圈受力行为研究

以某悬臂浇筑施工拱桥为研究对象,通过建立ANSYS有限元模型,研究温度荷载和预应力荷载耦合作用下拱圈截面应力变化规律。计算结果表明:拱圈截面应力与整体升/降温、顶底板温度差、扣索与混凝土主拱圈温差基本呈正相关关系,同时预应力可有效改善温度应力的分布规律。     

基于线性规划理论的大跨径悬臂浇筑拱桥施工阶段临时预应力效应分析

基于线性规划理论,通过matlab求解了索力、临时预应力及拱圈应力之间的影响系数,得到了满足约束条件的最小预应力数量,并将其导入有限元模型中进行对比分析,计算结果表明:临时预应力可显著降低拱圈截面应力峰值、实现扣锚索索力的“重分配”、降低扣塔高应力区域,有利于保证结构施工安全。     

沙坨特大桥施工控制参数敏感性分析

沙坨特大桥是一座采用悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥,其在施工过程中必须要保证主拱圈的变形与应力满足设计要求。为了减小悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工误差,本文利用有限元软件Midas/Civil进行建模计算,通过比较施工过程中各设计参数在成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈累计位移差值与截面上下缘累计应力差值,对各设计参数的敏感性进行了分析。结果表明:在悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工过程中,主拱圈混凝土容重、扣锚索索力对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较大,为主要设计参数;主拱圈刚度、扣塔刚度、扣锚索刚度对成桥状态和最大悬臂状态下主拱圈的位移和应力影响较小,为次要设计参数。     

大跨钢筋混凝土箱拱悬浇扣挂施工控制研究

斜拉扣挂悬臂浇筑工艺在中国钢筋混凝土拱桥施工建设中应用还较少.该文以贵州木蓬大桥为工程背景,对施工过程中的拱脚段现浇支架、扣塔、挂篮和锚固系统进行概述,重点对施工过程中的拱圈线形、截面应力、扣塔偏位、扣锚索索力的控制方法和控制参数进行分析研究,结合工程实践,对拱肋合龙成拱后的拆索程序进行探讨.     

空腹式石拱桥主拱圈的3种增大截面法加固效果分析

圬工拱桥常采用增大截面加固,文中采用3种增大截面方式加固主拱圈,通过数值计算,考虑分阶段受力,分析对比每种方式加固前后主拱圈跨中截面挠度、应力和主拱圈拱脚截面的应力变化,评估加固效果,并结合每种加固方式在工程量、施工难易程度、对交通影响及工期等方面进行比较。结果表明:3种加固方案在加固受力效果方面有明显差异,但在其他技术经济指标上各有千秋。实际加固工程中可根据加固效果,优先选择一个方案,再根据实际情况及现场条件择优选用。     

大悬臂预应力宽箱梁桥空间效应研究

为研究大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥的空间效应,采用有限元软件ANSYS建立精细化空间数值模型,对比无预应力、纵向预应力、纵向预应力加横向预应力三种工况下的计算结果,分析预应力对桥梁空间效应的影响,研究移动荷载、扭转作用下桥梁的空间应力分布规律,得出纵横向预应力大大改善桥梁应力状况,移动荷载对结构的影响从跨中截面向墩顶截面快速减弱,墩顶附近梁体的扭转作用十分强烈,而梁体顶板的扭转作用要远小于底板。     

桥梁结构的预应力盲区及相关布束规则探讨

在预应力混凝土桥梁结构中,预应力盲区普遍存在,但并没有被多数设计人员所认识,由此而导致的设计缺陷偶有发生。该文以T形刚构桥及斜拉桥主塔环向预应力为例,采用块单元对其进行分析比较。结果表明：在T形刚构桥预应力设计时,直线形布束方法具有施工方便,摩阻损失小的优点。但如全部采用直线型布束,在截面的下缘便存在应力盲区。应力盲区随着截面高度的增加而增大。当采用挂篮悬臂法施工时,挂篮的下锚点常位于应力盲区内,挂篮(含其他施工荷载)所产生的拉应力很容易超过混凝土的允许应力而导致开裂。因此,在中墩顶附近也就是截面较高处,不宜全部采用直线形布束,应设置部分下弯束(或其他有效措施)。既能增加截面下缘正应力,也可减小应力盲区。对于斜拉桥主塔环向预应力,应优先采用弧形交叉布置的预应力束,因为直线形布束在塔壁内侧加腋附近存在着明显的预应力盲区。     

基于MPGA算法的大跨径悬浇拱索力修正研究

基于MPGA算法理论,建立某悬浇拱ANSYS参数化模型并联合Matlab对扣索索力进行修正,并对比了索力、施工阶段拱圈截面应力及成拱后弯矩。对比分析结果表明:通过MPGA算法适当提高扣索索力初拉力值,可有效降低拱圈在施工过程中的截面最大拉应力,最大降幅可达21.3%,顶底板应力差值有不同幅度下降,截面应力分布得到明显改善;拱圈成拱后,其截面内力线更逼近于合理拱轴线。     

钢筋混凝土拱桥主拱圈悬臂浇筑施工影响因素分析

以贵州木蓬特大桥为工程背景,采用Ansys有限元程序分析了主拱圈悬臂浇筑长度、挂篮构造形式以及扣索锚点位置对拱圈截面应力与变形的影响。结果表明:节段长度对主拱整体受力影响不大,但缩短节段长度可减小拱圈变形幅度;相对于后支点挂篮,前支点挂篮能有效改善施工阶段主拱内力和线形;扣索锚固位置对主拱施工阶段拱圈应力和变形影响不大。     

大跨度矮塔斜拉桥收缩徐变效应分析

在大跨度桥梁中,混凝土收缩徐变将会导致主梁的下挠度增大、应力发生重分布、预应力产生损失,对结构产生不利的影响,通过Midas/Civil2010有限元分析软件对大跨度矮塔斜拉桥建立模型,采用预测模型分析了在成桥状态下收缩徐变效应对主梁的应力和挠度的影响及预应力损失.同时,总结了针对大跨度矮塔斜拉桥减小收缩徐变效应的几种方法.     

斜拉桥塔梁固结区预应力束张拉对横梁应力影响研究

目前关于斜拉桥塔梁固结处横梁的应力状态研究多采用偏经验的计算方法,很少考虑横梁横向预应力束张拉对横梁应力的影响。在未张拉横梁横向预应力束时,斜拉桥塔梁固结处横梁在桥塔自重及斜拉索荷载作用下底板会出现应力值较大的拉应力区。为此,以某斜拉桥为背景,分别对横梁底板、顶板和腹板进行有限元分析,研究了横向预应力束张拉对横梁横向应力的影响,并探究改变横向预应力束张拉控制应力对横梁局部拉应力的优化效果。结果表明,在横梁处张拉横向预应力束可以使横梁预应力储备充足,同时通过改变张拉控制应力,降低了横梁局部拉应力。     

混凝土拱桥悬臂浇筑施工温度效应影响研究

在采用超长扣锚索的大跨度混凝土拱桥悬臂施工中,环境温度作用容易引起扣锚索长度的显著变化。为了评估温度荷载对扣塔偏位和拱圈应力的影响,该文以贵州沙坨特大桥为依托建立施工阶段有限元模型,对不同扣锚索长度及扣塔高度的参数工况进行计算分析,研究温度荷载对扣塔偏位及拱肋高程的影响规律。结果表明:温度变化对拱肋高程影响不大,而对扣塔偏位会产生较大影响;当扣锚索长度相差较大时,温度荷载的影响会显著增加;在靠近拱脚处的扣索张拉时,随着扣塔高度增加,温度荷载引起的扣塔偏位增大,而在靠近拱顶处节段施工时结果相反。     

混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

横向预应力与纵向预应力的交互影响作用

该文采用有限元分析方法,分析横向预应力对箱梁顶底板正应力的影响。该文定义了一个交互影响系数k,交互影响系数的意义为截面在有横向预应力时的正应力与无横向预应力时的正应力之比,以此来描述空间力学效应的变化规律。     

循环温度对大跨混凝土拱桥长期变形行为的影响

为探讨自然环境条件下高速铁路大跨度劲性骨架混凝土拱桥在运营阶段拱顶截面位移和应力的时变特征,以沪昆客运专线北盘江大桥(主跨445m的钢筋混凝土拱桥)为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,结合成桥后的位移测试结果,分析了循环温度与收缩徐变耦合效应对其长期变形行为的影响。结果表明:年循环温度引起的拱顶截面竖向位移远大于1年内的收缩徐变变形,不同成桥季节对拱圈变形有一定影响,该循环温度效应不容忽视;当考虑温度与收缩徐变耦合效应时,拱顶截面钢管应力可达到屈服强度,外包混凝土应力有较大波动;建议进行混凝土拱桥长期变形效应分析时,应考虑温度和收缩徐变耦合效应。     

预应力张拉对箱梁底板混凝土的剥离效应研究

针对目前预应力混凝土箱梁设计和施工中的底板混凝土崩裂现象,考虑预应力孔道的应力集中和孔道对底板截面削弱的影响,采用空间有限元程序,研究了空间混凝土结构的计算理论和空间预应力的施加方法,分析了预应力张拉对箱梁底板混凝土的剥离效应.分析结果表明,预应力管道的曲线变化形式对径向力的影响较大;曲线突变处径向力和主拉应力大;长束的径向效应大于其余短束;腹板与底板交合部位的管道应力值大于其余管道周围的应力;靠近截面中心的管道变形大于腹板附近的管道变形.     

高温合拢对混凝土拱桥悬臂浇筑法施工的影响及应对措施研究

在大跨度钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑的施工过程中,拱圈在高温合拢后的降温效应会产生较大的附加次内力,对主拱圈的线形及内力都会产生不利影响。为了合理评估并降低这一影响,本文以沙坨特大桥为依托建立施工阶段有限元模型,对不同环境温度进行计算分析,研究合拢后的降温作用对拱圈线形及内力的影响规律。结果表明:控制截面的位移、内力和应力随着降温温差的增加呈线性变化,降温温差越大,位移和应力变化越大。同时提出对合拢口施加反顶力及附加配重的方法,有限元模型分析结果表明该方法对消除温度次内力的影响效果显著。     

波纹钢板在隧道明洞结构中的应用研究

为研究波纹钢拱圈式隧道明洞结构的力学性能,为该类型隧道明洞结构的应用提供理论依据,以某隧道窗孔式明洞为工程背景,采用有限元数值模拟方法进行受力分析。首先,分析明洞结构中基础底座、混凝土拱圈和波纹钢拱圈的应力分布特点;其次,从弯矩、轴力和位移3个方面研究波纹钢板的厚度对该明洞结构受力的影响;最后,从弯矩、轴力和位移3个方面研究钢拱圈不同矢跨比对该明洞结构受力的影响。研究结果表明： 1）基础底座的内外墙根部截面应力较大,为结构受力最不利位置,混凝土拱圈和波纹钢拱圈在拱脚和拱顶附近位置处受力较大; 2）随着波纹钢板厚度的增加,内外墙底部截面的弯矩均有所减小;外墙底部截面的轴力有所减小,而内墙底部截面的轴力有所增加;钢拱圈的横向和竖向位移均有所减小; 3）随着钢拱圈矢跨比的减小,内外墙底部截面的弯矩不断增加,且内墙底部截面弯矩增加更为明显;内外墙底部截面的轴力不断减小; 钢拱圈的横向位移不断减小,竖向位移出现先减小后增加的趋势。