预应力混凝土连续道岔梁桥温度效应分析

某在建十三跨预应力混凝土连续箱梁桥由于连续跨数多、超静定次数高、受温度影响显著,采用Mi-das/Civil软件对其梁体在温度梯度作用下应力分布进行分析,同时采用美国AASHTO规范中的分地区温度标准值进行对比分析.结果表明：截面的最大拉应力出现在箱梁顶板的底面位置且数值已远大于混凝土抗拉强度,设计中应采取措施预防裂缝的产生;大跨度高次超静定混凝土箱梁桥的温度敏感性更高,不同温度标准值下,桥梁温度应力差异明显;建议对温度标准值的取值采取按地区温度差异来选取,但可行性还待进一步检验.     

基于新型广义位移的箱形梁剪力滞分析

与已有文献中采用的广义位移不同,选取剪力滞引起的附加挠度作为广义位移,在构造广义翘曲位移函数的基础上,提出了一种分析箱梁剪力滞的解析法.基于能量变分法建立控制微分方程,并导出了简支箱梁的附加挠度和广义力矩计算公式.通过对一个混凝土简支箱梁算例的计算表明,按本文方法计算的跨中截面应力与有限元法的结果很接近,从而验证了方法的正确性.研究结果表明,剪力滞引起的混凝土简支箱梁跨中截面的附加挠度很小,工程实践中可以忽略不计,但是,跨中截面的剪力滞翘曲应力达到初等梁应力的11.4%,工程实践中不能忽略.     

某连续箱梁桥现浇段锚下局部应力分析

针对某大跨度预应力混凝土连续箱梁桥在施工阶段出现边跨支点附近底板＂八字形＂裂缝情况,采用通用有限元分析软件ANSYS9.0对该桥边跨现浇段进行锚下局部应力计算分析。分析结果表明,过大的边跨底板纵向预应力可能是造成开裂的主要原因。     

悬浇施工箱梁底板裂缝成因及处治

针对某单箱双室大跨混凝土连续刚构桥悬浇施工过程中底板出现的纵向裂缝病害,预埋传感器测量箱梁养护期间的温度和应力,并建立箱梁施工仿真实体有限元模型,计算各个荷载工况下的应力分布,研究底板纵向裂缝成因及处治对策。结果表明:箱梁现浇混凝土水化热引起的温度效应是底板裂缝产生的主要原因,并通过增加底板区域的横向配筋及改进底板养护方案等处治措施,在后续施工过程中节段的底板区域均未发现明显的纵向开裂,针对裂缝成因采取的处治方案效果良好。     

组合小箱梁桥横隔梁预应力设置与分析

介绍了哈尔滨三环西线松花江大桥引桥简支转连续组合小箱梁横隔梁的预应力设计情况,分析了施加预应力前后组合小箱梁横隔梁的受力特征。结果表明:若不施加预应力,在汽车荷载作用下组合小箱梁横隔梁下缘拉应力较大,混凝土截面将会开裂;施加设计的预应力后,运营阶段组合小箱梁横隔梁下缘处于受压状态,最小压应力-1.8 MPa,混凝土截面不会开裂。     

高强轻集料混凝土连续刚构桥应力分析

基于高强轻集料混凝土连续刚构桥的结构与设计特点,考虑施工阶段累积效应和混凝土的收缩、蠕变效应,采用有限元理论对成桥后不同荷载组合作用下的箱梁腹板主应力进行了计算分析,得出高强轻集料砼在桥梁上的局部应用有利于抑制箱梁腹板斜裂缝的结论:(1)恒载作用下,各关键截面计算点均有σ′1<σ1,高强轻集料混凝土在连续刚构桥上部结构的使用,降低了主跨3/8截面腹板上端和质心高度处的主拉应力;其他各选取计算点处,普遍不同程度地加大了主压应力储备;(2)考虑偏载和温度作用的正常使用极限状态短期荷载组合下,轻砼桥腹板σ′1满足现行公路桥规要求,且均比普砼桥第一主应力降低;(3)上述荷载组合下,左边跨现浇段中间截面第一主应力受高强轻集料混凝土影响不大;左边跨现浇段外和主跨的各关键截面,轻砼桥不同高度计算点σ′1较普砼桥明显减小,且沿同一截面竖向,自腹板上端、质心到下端,减小幅度依次变小;沿桥轴线方向,愈接近主1#墩,σ′1减小得越多,最大减小值为0.54MPa.     

预应力混凝土连续箱梁桥温度裂缝分析

预应力混凝土连续梁桥以其跨度大,截面受力性能好,施工方面快捷等原因,成为普遍采用的桥型之一。但是,这种桥型在其施工或营运阶段,会产生不同程度的温度裂缝。从温差形成的角度分析了预应力混凝土连续箱梁桥温度裂缝产生的原因,同时举例讨论了温度梯度模式的选取对就计算温度应力的影响。     

钢-混凝土双面组合箱梁日照温度场研究

自然环境中的钢-混凝土双面组合箱梁受到日照作用影响,在梁体内部会产生温度应力。对某地的日气温变化及日照辐射量进行计算;利用有限元软件ANSYS进行仿真分析,计算双面组合箱梁截面在日照条件下的温度分布,对比分析正负弯矩区截面温度分布的异同,得到组合梁表面日温度变化规律;选取温差最大时的数值结果进行分析,用多项式拟合沿梁截面高度温度梯度分布。     

变截面长悬臂宽箱梁桥翼缘有效宽度研究

应用空间板壳有限元、平面杆系有限元和德国DIN1075规范对20座变截面长悬臂宽箱梁桥3个控制截面的恒载正应力进行了分析,详细研究了截面的剪力滞效应.并据此结果提出了按德国DIN1075模式计算时各控制断面的等效简支跨长的合理取值方法,通过补充有关条文使新规范的制定更为科学合理.     

预应力混凝土连续箱梁桥腹板斜裂缝产生原因及防治措施研究

研究了大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁桥在边跨现浇段和支座附近的斜裂缝问题.提出了防治腹板斜裂缝的设计建议和构造措施,供同类桥梁设计作为参考.     

小半径曲线刚构箱梁桥日照时变温度场与温度效应

应用太阳物理学理论确定了太阳的实时位置, 结合光线跟踪算法实时选取了结构的时变迎光面, 得到了结构的时变热边界条件; 以永顺—吉首高速公路石家寨立交中的一座小半径曲线刚构箱梁桥为工程背景, 参考当地历史气象数据, 以气温最高的某夏日为例, 在考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热和风速等环境条件下, 实现了小半径曲线刚构箱梁桥三维瞬态日照时变温度场的有限元仿真, 通过热-结构耦合分析得到了小半径曲线刚构箱梁桥的日照时变温度效应。研究结果表明: 在日照时变辐射作用下, 由于小半径曲线刚构箱梁桥翼缘板的遮盖作用, 箱梁腹板受太阳直射的时间不同, 箱梁各断面腹板处最大温差为1.3℃; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板竖向温度梯度变化规律与《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中相似, 顶板上下表面间最大温差为14.3℃, 且箱梁顶板下表面温度变化滞后箱梁顶板上表面约3 h; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板下表面会出现最大为3.13 MPa的横向拉应力, 顶板上表面、腹板外表面也均会出现超过2 MPa的横向拉应力; 小半径曲线刚构箱梁桥梁端与跨中位移变化趋势相反, 初步揭示了日照时变辐射作用下小半径曲线刚构箱梁桥的蛇形运动规律。      

基于MIDAS/Civil的既有桥梁温度应力有限元分析

温度应力是大型桥梁结构开裂的重要影响因素之一。以既有典型桥梁为背景,参考我国公路桥梁设计规范,采用通用有限元程序MIDAS/Civil对该桥温度效应进行仿真分析,得到截面温度梯度和体系温变对该桥应力的影响规律,然后将截面温度梯度和体系温变进行线性组合,探讨它们对大桥内力的影响,并与实际检测的桥梁裂缝分布进行对比。同时,从理论角度计算得到跨中截面最大的弯矩与软件计算结果甚为接近,从而验证了软件计算的合理性,其有限元模拟得到的结论对该桥的维修加固及同类型桥梁的结构设计具有一定参考价值。     

基于热点应力法的矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳评估

为准确评估矩形钢管混凝土组合桁梁桥节点疲劳性能, 引入热点应力法, 可通过平面杆系模型、空间杆系模型和三维实体模型计算节点焊趾处的热点应力幅, 并通过对52个节点疲劳试验数据回归分析, 拟合得到热点应力幅-循环次数曲线; 选取陕西黄延高速一座矩形钢管混凝土组合桁梁桥为典型案例进行节点疲劳评估, 并对原有节点设计方案的构造进行优化。研究结果表明: 相比于墩顶矩形钢管混凝土节点, 跨中矩形钢管节点热点应力幅更大, 为60.1 MPa, 发生在主管表面, 但是小于欧洲规范Eurcode中的容许疲劳强度71 MPa, 满足疲劳设计要求; 对跨中疲劳易损节点进行设计构造优化, 原设计矩形钢管节点变为矩形钢管混凝土节点后, 管内混凝土改变了节点局部刚度, 使相贯线焊趾处应力分布均匀, 支、主管表面热点应力幅平均降低25.1%, 对原设计节点进行焊缝后处理, 可有效消除焊接初始拉应力, 改善节点疲劳性能, 支、主管表面热点应力幅平均降低14.9%;采用空间杆系模型对优化后的跨中矩形钢管混凝土节点进行疲劳评估, 支、主管表面最大热点应力幅分别为58.9、54.1 MPa, 大于三维实体模型计算得到的支管和主管表面最大热点应力幅45.2、47.1 MPa, 空间杆系模型计算结果偏保守, 且无法像三维实体模型一样准确计算不同热点位置的疲劳效应, 也无法准确判断疲劳开裂起始位置。      

钢箱梁桥面沥青混合料燃烧温度荷载与效应分析

为研究在火灾作用下钢箱梁与桥面铺装结构热效应，建立了小尺度钢桥面燃烧试验台，获取了油料火灾作用下沥青铺装层的上表面、中部和下表面温度数据；针对上表面温度数据，拟合得到了一条基于燃烧试验数据的升温曲线，与ISO 834标准升温曲线进行对比，并对小尺度试验的温度场进行了数值模拟验证；建立了11.25 m×3.60 m的钢箱梁桥有限元模型，获取了桥梁在跨中、支座附近和全跨火灾工况下的应力和变形特征。研究结果表明:在试验拟合升温曲线的作用下，二维数值模拟试件的中部温度260.70 ℃和底部温度89.38 ℃与试验数据248.90 ℃和82.59 ℃相近，且升温趋势较一致，说明温度场数值模拟结果可靠；火灾荷载作用区域钢箱梁顶板温度下降最高可达60.91%，表明沥青混合料铺装层能在一定程度上阻挡温度传递；跨中、支座火灾工况下钢箱梁最大Mises应力均出现在火荷载向低温扩散传播的冷热交替区域；跨中火灾工况在火荷载区域出现上挠变形，而支座火灾工况分别在火荷载区域和跨中区域出现上挠和下挠变形；全跨火灾Mises应力分布较均匀，跨中下挠变形严重；3种火灾模式下，基于试验拟合升温曲线的应力和变形数据均滞后且低于ISO 834标准升温曲线。      

控制大跨PC梁桥长期下挠的综合举措研究

针对目前大跨度预应力混凝土(PC)梁桥在运营后出现腹板开裂和跨中持续下挠等病害,在总结预应力混凝土梁桥下挠成因的基础上,以在建的主跨为155 m江西泰和赣江公路大桥为例,采用有限元法从恒载零挠度、加大跨中梁高和临时斜拉索辅助施工等新举措出发与传统设计进行分析比较,研究各种因素对预应力混凝土梁桥长期下挠的影响。结果表明:恒载零挠度设计,或者恒载零挠度设计和加大跨中梁高的综合设计措施对控制大跨度预应力混凝土梁桥的长期下挠更有效。     

鄂东大桥施工期结构行为与施工监控关键技术

鄂东长江大桥为千米级混合梁斜拉桥,通过研究探明了鄂东长江大桥施工期结构行为特点,指出了超大跨度的混合梁斜拉桥具有非线性特征突出、边中跨的结构行为有一定的独立性等有别于全钢箱梁斜拉桥的特点。从施工期结构行为入手,就总体控制理念、边中跨控制重点、边中跨线形控制方法、施工期中跨钢箱梁应力调控、边跨应力控制、拉索张拉控制等关键技术问题进行了深入探讨。施工实践表明:实测结果与理论结果吻合较好,线形情况与应力情况对应,结构处于可控状态,证实了上述关键技术的有效性。     

连续箱梁跨中合龙段箱梁顶板纵向裂缝分析研究

针对某桥预应力混凝土连续箱梁中跨合龙段顶板出现的纵向裂缝,根据现场检查资料并采用空间有限元分析方法进行了研究。研究结果表明,产生混凝土顶板纵向裂缝的主要原因是设计上对箱梁温度梯度和车辆轮载作用考虑不足,导致箱梁顶板产生的混凝土横向正应力超过其抗拉标准强所致。     

热力耦合作用下拉林铁路桑珠岭隧道岩爆预测

热力耦合作用是高温高地应力隧道岩爆预测中一个新的问题.在新建拉林铁路桑珠岭隧道开挖过程中,利用现场温度测试数据反演并得到隧道不同埋深时的地温,通过热力耦合数值模拟计算得到隧道开挖过程中的洞周应力变化规律,利用卢森、陶振宇、王元汉、樊建平4种岩爆判据对隧道不同温区、不同洞周应力释放率的岩爆发生烈度和岩爆范围进行预测,最后将预测结果与现场岩爆进行了比较分析.研究结果表明:桑珠岭隧道地温梯度为5.5℃/100 m,隧道埋深越大地温越高;在以自重应力场为主的深埋段,最大压应力集中在拱顶和拱脚部位;在45~85℃地温区间,洞周最大切向应力和最大主应力随应力释放率增大而线性增长,当洞周应力释放率为100%时,其增加量分别为84~96 MPa、93~96 MPa,同时岩爆烈度等级也相应增加;判据预测与现场实测的比对表明,高温热力耦合作用在应力释放过程中加速了岩爆发生,在应力释放率前期,陶振宇判据对中等及以上岩爆的发生更加敏感,而在应力释放中后期王元汉判据与实测结果的相似度更为一致.      

大跨连续刚构宽幅梁桥施工技术特性分析

以一座双线铁路大跨预应力连续刚构宽幅梁桥为工程背景,针对该桥先中跨合龙再边跨合龙的施工方式,运用有限元软件对该桥的施工过程进行模拟计算分析,研究其施工阶段和成桥状态的受力特性。由计算可知,该桥的截面选择和预应力筋布置合理,施工过程安全。