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。     

大跨度PC连续刚构桥混凝土收缩和徐变影响分析

混凝土的收缩和徐变对于大跨径连续刚构桥来说是一个非常重要的影响因素,利用有限元分析软件Midas/Civil建立起连续刚构桥有限元模型,并且分别就主梁挠度、预拱度控制以及预应力损失中的混凝土收缩和徐变影响进行了分析,得出了混凝土收缩徐变对桥梁结构影响的具体规律,有利于指导连续刚构桥的设计和施工。     

长期荷载作用下混凝土徐变对连续刚构桥变形的影响分析

混凝土的徐变是引起连续刚构桥长期下挠的重要原因。文中以一座连续刚构桥为例,分析了长期荷载作用下混凝土徐变对连续刚构桥变形的影响规律,并对混凝土加载龄期,以及成桥交通开放时间等参数进行了探讨。分析结果表明,混凝土徐变对桥梁结构变形的影响是一个长期、逐渐累加的过程;如果混凝土加载龄期太小,将会导致桥梁结构长期变形显著增大;推迟成桥交通开放时间可明显减小桥梁结构的长期变形。     

桥梁短期实测数据修正高强混凝土收缩徐变模型与长期挠度预测

为了解大跨径预应力连续箱梁桥高强混凝土的收缩徐变规律,预测其长期变形,在箱梁跨中埋置测量传感器,直接测量混凝土的收缩应变,通过增量运算理论分离出混凝土的徐变应变,对于具体桥梁的C55高强混凝土实测数据显示,现行规范的收缩徐变模型总体上会低估高强混凝土的收缩作用,而高估徐变作用.用短期实测数据修正后的混凝土收缩徐变模型预测桥梁恒载下的长期变形,由两种类型修正式的挠度估算值与实测值的比较可知,其预测精度受混凝土短期实测应变数据的完整性、测量精度及修正式与实测数据吻合程度的影响.     

PPF-PC连续刚构桥徐变效应分析研究

为明确聚丙烯纤维(PPF)混凝土对PC连续刚构桥徐变效应的影响，以某不等厚不等高双薄壁PC连续刚构桥为依托，利用Midas/FEA建立该桥空间实体单元数值模型，首先对比分析普通PC连续刚构桥(不含PPF)在不同徐变模型时受力和变形；随后采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)徐变分析模型，对比PPF-PC混凝土和普通PC梁桥结构由于徐变效应产生的变形和应力，分析PPF对PC结构徐变效应的影响。结果表明：JTG D62规范徐变模型与CEB-FIP徐变模型接近，ACI徐变模型最保守；PPF不改变PC连续刚构桥受力特点和力学行为，但成桥时PPF-PC连续刚构桥相比于普通PC连续刚构桥，其跨中挠度值更小，且随着时间推移，添加PPF的PC连续刚构桥更能抵抗徐变引起的挠度。     

城市轨道交通预应力混凝土连续梁桥的收缩和徐变分析

对某城市轨道交通预应力混凝土连续梁桥的收缩和徐变变形进行实测,并采用3维有限元方法进行分析,得到的变形值和应变值与实测值基本吻合。计算表明,通过有限元方法分析预测相同类型桥梁的收缩和徐变变形具有较高的精度,可以通过短期变形预测长期变形,从而为轨道交通的后期桥梁施工提供合理化建议。     

连续刚构桥运营期下挠量预测研究

为了解决连续刚构桥后期运营过程中产生过大挠度的问题且为连续刚构桥的预拱度设置提供依据,需要对连续刚构桥运营下挠量进行合理的预测。本文基于陕西省五里坡特大桥运营期监测成果,对连续刚构桥运营期下挠做出评价并且预测其发展趋势;基于有限元的计算结果,探讨有效预应力损失挠度、结构刚度折减挠度、运营期混凝土的收缩徐变挠度与三因素耦合作用下的挠度之间的关系,采用三种方法对连续刚构桥下挠做出预测并进行了验证;最后基于恒载零弯矩设计法可以很好地改善运营期挠度。结果表明:平均挠度法可用于较长一段时间内挠度平均值的拟合并预测下一个较长时间段的挠度平均值;基于埃尔曼神经网络,能相对准确的拟合出大桥挠度曲线,并能预测出挠度值在未来短期的变化趋势;径向基函数神经网络能够准确地预测出多因素耦合作用下中跨跨中挠度的变化及变化趋势;采用"恒载零弯矩法"可以有效地控制恒载的长期挠度。     

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。     

大跨径连续刚构桥施工控制中的混凝土徐变分析

新寨河特大桥是一座大跨径连续刚构桥,其最大跨径达到230m。建立了桥梁有限元计算模型,按新、旧《规范》考虑混凝土徐变的方法和不考虑混凝土徐变等3种情况,分析了箱梁悬臂施工过程中的挠度与内力,比较了箱梁施工预拱度。并现场实测了相关数据。     

预应力混凝土连续刚构桥挠度长期观测

介绍预应力混凝土连续刚构桥挠度长期观测的目的、方法、监测数据整理、误差分析以及挠度变化规律分析。通过已测得的虎门大桥辅航道桥挠度观测数据，并进行挠度变化规律分析，可对该类型桥的使用状况有一个直观的认识，从中找出可能发生的病害，及时采取补救措施，进而能为改进此类桥梁的设计提供宝贵的依据。     

高强混凝土指数型收缩徐变预测模型及工程应用

收缩徐变是导致大跨度预应力混凝土箱梁桥长期变形的重要因素,现有桥梁长期变形分析中通常采用CEB-FIP 90模型,计算结果会出现较大偏差。为减小预应力混凝土箱梁桥长期变形的计算误差,以某三跨预应力混凝土连续箱梁桥为背景,对该桥相同配比的高强混凝土进行了标准徐变试验,将实测数据拟合得到指数型收缩徐变模型,并根据该桥混凝土构件实际尺寸效应、湿度效应、钢筋配筋率和持荷年限对徐变系数进行修正。由此计算得到该桥的长期变形与实测数据吻合较好,验证了指数型收缩徐变模型比现有徐变模型具有更高的预测精度。     

基于灰色系统的桥梁长期变形预测研究

针对大跨径预应力混凝土箱梁桥长期变形影响因素众多,影响机理不明确,计算理论不完善的现状,基于灰色预测理论,以虎门大桥辅航道桥的实测挠度数据为基础,建立桥梁长期变形预测系统,计算结果表明:只要对原始数据作合理的处理,预测系统计算得出的数据精度完全能够满足工程需求,这为桥梁长期变形控制提供了一种依据.     

复杂环境下连续弯钢箱梁耐火性能提升方法

交通类火灾严重威胁钢结构桥梁的耐久性和安全性。为提升复杂环境(开放火灾和弯桥荷载)下连续弯钢箱梁的耐火性能,增强钢结构桥梁的安全服役寿命,选取大型立交桥枢纽工程中两跨连续弯钢箱梁为研究对象,通过建立耐火试验验证的钢箱梁与混凝土刚性基层协同工作的数值预测模型,深入揭示开放环境碳氢火灾下传热模式和结构特征耦合的箱梁力学行为演化规律。研究了局部环境火灾作用下结构的高温响应与失效模式,分析了复杂荷载状况、弯曲半径与支座布置方式对连续弯钢箱梁火灾响应行为的影响,提出了复杂环境下连续弯钢箱梁的耐火性能提升方法。研究结果表明:连续弯钢箱梁在火灾下的内外侧挠度差值不断增大,主梁内外侧支座反力的变化呈相反趋势,并且在受火初期支座反力变化程度剧烈;受火区域边缘靠近中支点的底板与腹板严重屈曲从而先形成塑性铰,然后在受火跨跨中形成塑性铰,随即整跨结构发生突然性垮塌;荷载水平的增大会显著缩短其耐火极限,受火前期及时撤离桥上的车辆荷载能够有效地延缓变形发展并且避免结构的突然性垮塌;曲率半径小于200 m会显著加剧连续弯钢箱梁高温下的弯扭耦合效应,增大主梁内外侧挠度差值与内外侧支座反力变化幅度,削弱火灾下结构的整体稳定性能;在钢结构桥梁抗火设计时中支点应设置抗扭支座,常温下支座的布置方式对火灾下连续弯钢箱梁的支座受力状况改善甚微,应在支座与梁端附近增设外部限位装置以防止结构变形过大。研究结论可为提升复杂环境下钢结构桥梁抵抗火灾的能力以及增强安全服役寿命提供设计依据。     

基于灰色理论的大跨径连续梁桥施工控制技术研究

在预应力连续梁桥施工过程中影响最终成桥状态因素众多,为保证成桥状态符合设计要求,通过Midas/civil 2019建立平面杆系模型,分析某大跨径连续梁桥施工过程中挠度变化及受力状况,并在此基础上,通过灰色理论GM(1,1)模型对桥梁挠度变化进行预测。结果表明挠度预测值、实测值及理论计算值变化趋势一致,灰色理论预测可以有效减小误差,同时主墩截面实际受力与理论计算保持一定的规律性且误差较小。     

荆岳长江公路大桥北汊航道桥上部构造设计及计算研究

荆岳长江公路大桥北汊航道桥采用主跨154 m七跨一联的预应力混凝土连续箱梁桥.针对大跨度梁桥容易出现的跨中下挠和开裂问题,就设计阶段所做的分析研究工作进行介绍.     

广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁的温度梯度研究

根据广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁日照作用下的温度观测结果,研究箱梁沿断面高度方向的温度梯度分布规律。在参考国内外相关规范基础上,采用非线性回归方法提出该桥混凝土箱梁的温度梯度模式。利用空间有限元计算手段,针对箱梁的变形和应力对温度梯度模式的敏感性进行对比分析。研究结果表明,温度梯度模式对结构性能的影响很大。依据该桥温度观测数据提出的温度梯度计算模式可作为连续刚构桥混凝土箱梁日照温差作用下结构计算的重要参考。     

基于预应力损失识别的连续刚构桥内力计算方法

从连续刚构桥病害成因出发,以桥梁实测挠度为基础,采用位移影响矩阵建立非确定性预应力损失与主梁下挠的关系,通过求解非线性约束优化问题,识别非确定性损失大小及分布,可以得到由此产生的内力增量,进而计算桥梁实际受力状态。由于未考虑箱梁开裂及徐变模型误差等因素,预应力非确定性损失识别结果存在一定程度的夸大。通过不同约束条件的敏感性计算,分析了损失比取值范围对损失识别结果及内力计算结果的影响。将此方法应用于某桥的承载力分析中,计算结果与桥梁实际情况符合性较好,对同类桥梁的计算分析及加固设计有一定的参考意义。     

连续刚构桥主梁线形控制参数敏感性分析

在施工监控过程中设置合理预拱度,使连续刚构桥能够顺利合龙,以及提高桥面线形的平顺度。以康家河大桥为工程背景,用Midas/Civil建立了空间有限元模型,进行了主梁挠度的计算。根据实际可能发生的情况,分析了结构自重、预应力损失、混凝土收缩徐变、梯度温度对主梁挠度的影响。     

东海大桥辅通航孔桥的施工

东海大桥辅通航孔桥为4跨预应力混凝土连续箱梁桥。它与普通的连续箱梁桥的不同之处在于具有非对称悬浇节段。这种连续箱梁桥在施工过程中挠度大。施工和施工控制的难度比普通的连续箱梁桥大。本文对东海大桥辅通航孔桥中的K6桥的施工做了介绍,分析了这类桥梁的特点。     

混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害,利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响,研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态,其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因,将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂,设计时需采取相应加固措施,并建议了箱梁桥面板横向加固方法;拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形,极有可能挤压侧向抗震挡块,造成结构损害,因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长;应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害,设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。