基于有限元的预应力混凝土桥梁徐变效应研究

选择贵州省响水河大峡谷的特大型梁桥为实例研究对象,运用MIDAS/Civil有限元分析软件中的桥梁博士,分析计算了混凝土收缩徐变效应对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的影响作用.研究结果表明:大跨径预应力混凝土连续刚构桥上部结构挠度在成桥运营阶段受混凝土收缩徐变效应的影响最大,且随着混凝土龄期的增长,混凝土收缩徐变效应不断提高,但增长速率随龄期增长而呈现下降趋势;悬臂梁根部截面顶板应力相较于截面底板应力更容易受到混凝土收缩徐变的影响作用,且这种收缩徐变往往在桥梁悬臂梁根部截面结构出现一个极大挠度值,导致桥梁结构出现变形,因此,实际工程设计施工中应充分考虑到混凝土收缩徐变对结构变形所带来的影响。     

客运专线大跨度PC连续箱梁桥收缩徐变研究

预应力混凝土连续箱梁桥的结构形式因其具有结构变形小、整体受力性能好等优点而被广泛应用,但是在桥梁运营阶段,梁体会因桥梁设计及施工过程中考虑收缩徐变不足而产生裂缝和不同程度的下挠现象。为了考虑混凝土收缩徐变对结构性能的影响规律,该文以青弋江客运专线预应力混凝土单箱三室连续梁桥为背景,通过有限元分析软件Midas/Civil对收缩徐变引起的主梁挠度、内力、钢束预应力损失进行对比分析。结果表明:混凝土收缩徐变引起主梁挠度增大,对中跨跨中附近影响尤其显著,考虑收缩徐变影响后主梁挠度变化曲线与实测值吻合度较好;混凝土收缩徐变导致主梁内力重分布,在成桥后前3年影响速率较大,以后逐渐趋于稳定;混凝土收缩徐变引起的钢束预应力损失,在跨中附近影响程度较大,在桥墩处影响程度较小;收缩徐变效应在成桥3年时已完成绝大部分。     

预应力混凝土斜拉桁架T构桥梁收缩徐变效应研究

预应力混凝土斜拉桁架T构桥是一种较为特殊的桥梁结构形式,该文基于目前最典型的收缩徐变预测模型,通过有限元对比分析,研究了不同收缩徐变预测模型下预应力混凝土斜拉桁架T构桥的受力及变形特征。在现行规范收缩徐变预测模型背景下,通过改变影响收缩徐变的参数,研究在不同参数下的收缩徐变效应。基于以上分析,研究收缩徐变对该类桥型的影响机理,从而为其设计提供有价值的参考和借鉴。     

白河大桥收缩和徐变计算

采用空间结构模型,实现白河大桥主桥模拟计算,重点就混凝土收缩徐变对结构挠度和内力的影响进行计算分析,并对几个收缩徐变计算模型进行比较。分析结果表明,正确估算收缩徐变效应对桥梁建设有重要意义。     

钢-混凝土组合桥面系收缩徐变效应研究

总结分析了混凝土和钢混组合梁的收缩徐变的计算理论,探讨了钢-混凝土组合桥面系收缩徐变的有限元分析方法,应用这些理论对某双层钢桁桥的钢-混凝土组合桥面系进行了收缩徐变效应分析,比较了双层混凝土板的收缩徐变效应.     

混凝土收缩徐变在连续刚构桥施工中的影响分析

利用有限元分析方法,对三跨预应力混凝土连续刚构桥的悬臂施工过程进行了数值模拟,分别计算了在不同徐变计算模式下的施工预拱度,研究混凝土收缩徐变对施工预拱度的贡献和不同徐变计算模式对施工预拱度的影响;另外,分别计算考虑混凝土收缩徐变和不考虑混凝土收缩徐变两种情况下的桥梁结构内力,分析了混凝土收缩徐变在桥梁悬臂施工期间对结构内力的影响。研究结果表明:混凝土收缩徐变对连续刚构桥施工预拱度有较大影响,且不同徐变计算模式对施工预拱度影响不同;在桥梁合龙前,桥梁结构为静定结构,若忽略钢筋和预应力筋的约束影响,混凝土收缩徐变对结构内力没有影响。     

敞开式钢管-混凝土桁架组合桥参数敏感性分析

为了更好地进行施工过程控制,对一座敞开式钢管—混凝土桁架组合桥进行参数敏感性分析,详细分析了结构受力特性对主桁架刚度、温度效应及混凝土收缩徐变等因素的敏感性,旨在掌握各参数对结构受力性能的影响。研究结果表明,温度效应与收缩徐变对结构影响较大,主桁架刚度和桥面板厚度对结构有一定影响,横梁对结构影响较小。研究结果可为敞开式钢管-混凝土桁架组合桥的设计和施工提供参考。     

桥梁混凝土收缩徐变效应时变过程综合仿真

为了分析具有复杂施工阶段的连续桥梁和组合桥梁的混凝土收缩徐变效应,考虑该效应随时间增长不断变化和相互影响,研究精确、简便和实用的混凝土收缩徐变效应时变过程综合仿真方法,以对这些复杂桥梁进行计算、设计、施工和监测,保证结构安全。采用有限元增量法作为理论基础,该理论是通过计算并叠加每一荷载增量效应来进行结构分析,如果将各荷载增量与时段相对应,就可很好地模拟混凝土结构收缩徐变效应的时变过程。采用ANSYS中的APDL语言对温度效应计算方法和金属蠕变计算准则进行二次开发,形成可同时计算桥梁混凝土收缩和徐变效应时变过程的综合有限元仿真方法。利用规范中的收缩徐变模型,模拟分析和理论计算了多工况加载混凝土柱的时变过程收缩徐变效应;利用试验徐变模型,分析了无黏结预应力粉煤灰高性能混凝土试验梁徐变效应;并比较研究了模拟与理论和模拟与试验的计算结果。结果表明:综合仿真方法计算的收缩徐变效应具有明显的阶段加载和时变过程特征,模拟结果在整个时变过程中与理论计算结果吻合很好;综合仿真方法便于与试验相结合,可充分利用试验研究成果进行分析,计算结果与试验梁实测值在整个时变过程中吻合较好。因此,综合仿真方法完全可行,便于与规范及试验研究相衔接,整个计算可由有限元软件自动完成,方法简便实用。     

地锚式斜拉桥收缩徐变效应测试与分析

现行有关混凝土收缩徐变的计算公式多以试验室模型试验结果为依据确定,因此对实际结构进行长期测试以获得能够验证现行规范混凝土收缩徐变计算公式的实测数据显得尤为重要.结合湖北省郧阳汉江公路大桥,测试并分析处于自然环境中的斜拉桥在混凝土收缩徐变作用下的确切反应,在此基础上提出同时考虑混凝土温度、环境相对湿度等因素及其变化的混凝土收缩应变和徐变系数计算方法,并将之应用于实际桥梁的收缩徐变效应分析中,得出一些具有实用价值的结论.     

混凝土自锚式悬索桥收缩徐变效应分析及改善措施研究

混凝土收缩徐变对大跨度混凝土自锚式悬索桥的使用性与安全性都会造成不利影响。针对这个问题,本文利用有限元软件ANSYS对庄河建设大街东桥——一座双塔3跨式混凝土自锚式悬索桥建立了平面分析模型,计算不同加载龄期下收缩徐变效应以及分析比较了顶推索鞍与二次调索对收缩徐变效应的改善作用,从而提出减小混凝土自锚式悬索桥收缩徐变影响的合理措施和方法。     

钢-混凝土箱型组合斜拉桥主梁混凝土收缩徐变分析

组合梁斜拉桥兼有混凝土和钢结构的优点,但作为两种材料的结合体,混凝土收缩徐变会引起组合截面的应力重分配,可能促使混凝土裂缝的提前出现或加速裂缝的扩展,从而降低结构的受力性能和耐久性。采用有限元方法分析了混凝土收缩徐变对组合梁斜拉桥主梁应力重分布的影响,并对混凝土的加载龄期的影响进行了参数分析。计算结果表明:混凝土加载龄期越早,组合截面的应力重分布越明显;混凝土收缩徐变对混凝土桥面板的应力影响不大,但对钢梁应力影响较为显著,钢梁的应力增量达到钢材容许应力的30%左右。     

新旧混凝土梁横向拼接的收缩徐变效应

为分析混凝土收缩徐变对新旧桥梁拼接的影响,在不考虑梁自重的情况下,采用弹性力学求解法分析了新旧梁横向拼接后新梁的收缩徐变效应,推导了拼接后新梁上的纵向拉应力及拼接处的剪力计算公式。以钢筋混凝土简支T型梁桥的拼接为例,比较了新梁在不同混凝土龄期时与旧梁拼接所产生的纵向拉应力和剪应力,同时还对比了不同环境年平均相对湿度对新梁上纵向拉应力和剪应力的影响。计算结果表明:拼接时新梁混凝土龄期和不同环境年平均相对湿度对拼接结构的受力影响较大,新旧梁拼接设计时须采取相应措施以减少混凝土收缩。     

钢-混组合连续梁桥成桥后混凝土收缩徐变效应影响分析

钢-混组合连续梁桥的钢梁和桥面板通过剪力钉连接,混凝土桥面板的收缩徐变变形会受到钢梁的约束,继而引起桥面板和钢梁应力发生重分布。以某市区快速路环线工程钢-混组合连续梁桥为分析对象,研究发现混凝土收缩徐变对组合连续梁桥成桥后的线形和应力均产生一定不利影响,环境年平均相对湿度变化对组合连续梁桥线形和钢梁应力影响较小,相对湿度增加对桥面板受力有利。     

混凝土自锚式吊拉组合索桥的静力性能研究

通过对一座跨径133 m混凝土加劲梁自锚式吊拉组合索桥的静力分析,研究了非线性、索面形式、吊索形式、加劲梁拱度、初始内力、温度及混凝土收缩徐变等因素对自锚式吊拉组合索桥的受力影响。结果表明:该跨径的自锚式吊拉组合索桥基本满足弹性理论;吊索形式对结构受力影响较大;加劲梁拱度的增加可以提高结构刚度,减小活载挠度;混凝土收缩徐变对结构的受力影响较大。     

钢-混凝土叠合板组合梁桥收缩徐变效应分析

钢-混凝土叠合板组合梁桥的桥面板由预制板和现浇板叠合而成，预制板可以为现浇板提供浇筑模板，节省立模工序，加快施工进度。由于预制板和现浇板加载龄期存在差异，混凝土收缩徐变会引起现浇板、预制板和钢梁之间的应力重分布。本文以某市高架快速路（40+55+40m）钢-混凝土叠合板组合梁桥为工程背景，有限元分析结果表明，叠合板组合梁的桥面板收缩徐变应力约是现浇板组合梁的0.82~0.97倍，成桥后钢梁应力前者约是后者的0.80~0.94倍，叠合板对混凝土收缩徐变的“抑制”作用明显。     

新建预应力混凝土梁上拱度研究

对新建预应力混凝土梁徐变对上拱度进行了研究。通过研究可知,存梁控制前3个月徐变引起的上拱度变化值相对比较重要;为降低拼接时新旧桥的位移差,在不采取其他措施的情况下,建议存梁40 d（最多不能超过3个月）,以减小混凝土收缩徐变对起拱的影响;分批张拉预应力筋及预压主梁对控制拼接时对新桥的总上拱度有一定效果,预压主梁的效果较为明显,拼接后的徐变位移差都很小,影响也很小;采用存梁40 d的方法,可轻松地满足施工工期安排的时间,不需采取分批张拉预应力筋及预压主梁的措施,也可达到控制结构上拱度的目标。     

高墩大跨连续刚构桥施工控制参数敏感性分析

为研究高墩大跨连续刚构桥施工控制参数的敏感性,以贵州乌江特大桥为例,采用MIDAS Civil软件建立该桥三维有限元模型,计算施工监控过程中各主要参数的取值对结构线形和内力的影响.计算分析结果表明,混凝土节段重量、收缩徐变、温度荷载等参数对该桥施工控制精度有显著影响,混凝土弹性模量参数的影响比较明显,预应力参数敏感程度相对较低.在施工控制过程中,应及时收集节段混凝土容重、弹性模量等参数,根据实际施工时间历程考虑收缩徐变效应的影响,并对计算模型加以修正;在设置预拱度和监测数据测量时,要充分考虑到温度对桥梁的线形及应力的影响.     

混凝土桥梁收缩徐变计算的有限元方法与应用

将桥梁规范附录四中给出的混凝土徐变系数表达式用指数函数进行拟合,从而得到了徐变计算的递推公式。利用混凝土收缩应变规律推导出由收缩应变增量产生的单元等效结点力增量,并以此为基础,绘出了用初应变法进行节段施工混凝土桥梁的收缩徐变计算的有限元列式,编制了有限元程序。最后,以三跨等截面混凝土连续梁和长沙湘江北大桥主跨210m的混凝土斜拉桥为例进行了收缩徐变分析,且利用12年实桥现场观测结果验证了其理论分析结果。     

大跨度曲线刚构桥预应力设置对扭矩的影响

为了减小曲线梁桥的弯-扭耦合效应,以一座大跨度曲线连续刚构桥为依托,采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型,计算得到自重、预应力、混凝土收缩徐变等荷载作用下的主梁扭矩分布,结果表明:曲线刚构桥主梁的扭矩主要由自重和预应力产生,且随着曲率半径的减小显著增大。因此,改变预应力筋的设置方式是抵消主梁扭矩的一种有效措施,通过不同方式改变原设计方案的对称布筋方式,得知采用预应力筋的不对称张拉以及不对称布筋方式能有效抵消恒载产生的扭矩。