空心板延伸桥面板桥温度胀缩变形研究

为准确计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形,以某空心板延伸桥面板桥为背景进行研究。监测该桥主梁截面温度场和梁端胀缩变形,与分别采用截面平均温度、桥面板温度、规范给出的有效温度标准值计算的梁端胀缩变形值进行对比。采用MIDAS-FEA建立空心板横截面有限元模型,研究结构参数对空心板截面平均温度的影响,并对比我国不同气候区的空心板截面平均温度极值与规范值的差异。结果表明:采用截面平均温度变化值计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形较为准确;历史极端高温阶段,随着主梁高度及桥面铺装厚度的增大,空心板截面平均温度最高值降低;采用规范给出的有效温度标准值,可能低估空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形。     

低纬度地区混凝土箱梁温度梯度研究

混凝土箱梁结构的温度梯度与自然环境条件密不可分,但我国公路桥梁设计规范尚未能详细考虑不同环境条件下的温度梯度。为此,对低纬度的广东地区某连续刚构箱梁截面布置温度测点并进行了长期的监测,提取混凝土箱梁沿竖向的每日最大温差数据,分析得到了沿截面高度变化的指数和折线函数相结合的正、负温差函数。依据极值理论得到50年重现期的温度梯度标准值,并与规范规定的温度梯度函数进行了对比研究。结果表明:实测竖向温度梯度可用折线和指数函数相结合的分段函数描述;气温骤降是引起箱梁负温度梯度的主要原因,实测温差数据推得的负温度梯度值大于规范规定的负温度梯度值。     

大跨径波形钢腹板箱梁桥截面竖向温度梯度研究

依托山东省高广高速公路小清河3号桥为研究对象,对其波形钢腹板箱梁横截面进行长期温度观测。基于全年温度较高时段(5—7月)现场实测数据,采用数理统计的方式研究其截面竖向温度分布规律及温度标准值。结果表明:波形钢腹板箱梁截面竖向温度呈非线性分布,顶板温度变化最大,波形钢腹板整体温度分布较为一致,钢混连接部位温度变化最小;通过分布拟合假设检验,截面竖向温度服从对数正态分布;以重现期为50年计算了小清河3号波形钢腹板连续箱梁桥的竖向温度标准值,并提出了竖向温度梯度分布模式。     

波形钢腹板箱梁桥竖向温度梯度效应研究

波形钢腹板梁桥因其结构组合的特殊性,在不同温度场作用下结构受力状态复杂。为明确现行不同标准对波形钢腹板组合梁桥竖向温度梯度效应的计算差别,文中基于某波形钢腹板组合箱梁桥建立精细化三维有限元计算模型,对比分析中、美规范中竖向温度梯度分布模式下的温度效应。结果表明,不同规范关于温度梯度的分布模式和取值存在明显差异,波形钢腹板连续梁桥在温差作用下温度效应显著,不容忽视,可根据桥梁所处环境对现行规范进行优化;在正、负温度梯度作用下,波形钢腹板均受到最大拉、压应力;正温度梯度作用下,按照美国AASHTO规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力;负温度梯度作用下,按照中国JTG D60-2015规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力。     

钢-混凝土组合梁桥温度场及温度效应研究

为研究钢-混凝土组合结构梁桥的温度场及温度效应,以一座钢-混凝土组合梁桥实际工程为研究对象,对其温度场进行了实测,并通过最小二乘法拟舍得到沿截面竖向的最不利温度梯度模式,与我国现行规范中规定的温度梯度模式进行对比,最后通过建立实桥的有限元模型分析了两种温度梯度模式作用下的桥梁结构响应.研究结果表明:钢-混凝土组合结构混凝土桥面板与钢梁接触的局部范围内存在较大温差;由实测温度场拟舍得到的温度梯度模式与我国现行规范规定的温度梯度模式形式上有所差别.     

基于广义极值分布的大跨刚构桥温度梯度研究

为了确定混凝土箱梁内部最不利正、负温度梯度分布形式,对处于成桥阶段的某大跨径混凝土连续箱梁桥进行了为期13个月的持续温度观测。在现场采集温度数据的基础上,采用概率统计分析后运用广义极值分布的方法计算沿箱梁高度方向和沿腹板宽度方向最不利正温度梯度及顶板、腹板和底板厚度方向最不利负温度梯度,并建立结构整体模型和温度控制截面模型进行不同温度梯度形式下温度效应研究。结果表明:计算得出的实测最不利温度梯度与规范规定的温度梯度不同,为观测桥梁所在地区分析混凝土箱梁温度效应影响提供指导。     

浙江省公路桥梁混凝土箱梁温度梯度分布模式研究

通过对浙江省2座处于典型气候环境中混凝土连续箱梁温度梯度的长期观测,掌握箱梁温度场和温度梯度的变化和分布规律,验证新规范温度梯度计算模式的合理性,最后通过数值计算方法对箱梁温度梯度分布模式进行了理论分析.结果表明,<公路桥梁设计通用规范>(JTG D60-2004)规定的混凝土箱梁温度梯度计算模式的基本形式和实际相符,但是对内陆地区和海岛地区还存在取值方面的偏差,建议可根据不同气候条件分别取值.     

预应力砼箱梁温度效应研究

针对温度荷载作用引起预应力砼箱梁桥产生的裂缝问题,结合某箱梁桥,建立有限元三维模型进行数值模拟,对比分析在中、英、美规范中温度梯度荷载分布模式下预应力砼连续箱梁的温度效应。结果表明,预应力砼连续箱梁在温差作用下温度效应显著,中国规范中的竖向温度梯度分布模式与美国AASHTO规范和英国BS5400规范有一定差异,在考虑温度效应时选取合适的温度梯度分布模式至关重要;各国规范在竖向正温差作用下的温度应力均超过砼抗拉强度设计值,砼结构可能开裂,实际工程中应对桥梁截面温度进行监测以准确把握结构受力情况;进行宽桥设计时不容忽视横向温度梯度的影响。     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

预应力混凝土箱梁温度梯度荷载下的应力研究

基于实桥测试研究混凝土箱梁温度场分布规律并计算实测温度梯度,考虑最不利太阳辐射和大气温度等气象因素作用,采用有限元法建立混凝土箱梁温度场模型及理论竖向正温度梯度,计算不同竖向正温度梯度下的温度效应,并同现行规范进行比较。研究表明,规范温度梯度得到的上缘应力为实测和理论温度梯度的1.2倍左右。规范对于箱梁下缘应力和挠曲变形的考虑相对保守,在缺乏实测数据时,可采用理论正温度梯度进行温度应力计算。     

大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应，以某实际箱梁桥为研究对象，基于现场监测的温度数据，拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式，并在此基础上，建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型，重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律，分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明：1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好，英国桥梁规范接近；2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力，腹板主要承受竖向温度应力。     

西北极寒地区混凝土箱梁温度场实测与仿真分析

以新疆小沙河中桥为背景,通过试验实测与有限元分析,研究西北极寒地区混凝土箱梁温度场分布特点及其温度效应。选取2016年1月20日至2016年2月20日实测温度数据作为研究对象,分析结果表明:受太阳辐射的影响,梁高方向存在明显的温度梯度,测点T1,T4最大温差达到6.4℃,测点T4,T6最大温差达到5.6℃;腹板壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T3,T5之间最大温差达到5.6℃;底板沿壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T7,T8之间最大温差达到8℃。基于传热学分析理论,建立混凝土箱梁温度场有限元模型,选取2016年1月27日06:00到2016年1月28日06:00的实测温度数据,验证了混凝土箱梁温度场有限元模型的准确性。在验证有限元模型准确性基础上,计算日照升温和寒潮降温作用下混凝土箱梁梁高、腹板以及底板壁厚方向的温度场分布,计算分析最不利时刻温度场作用下的混凝土箱梁的温度效应,并与现有规范进行对比。研究结果表明:西北极寒地区带沥青铺装的混凝土箱梁竖向温度梯度与规范有所差别,箱梁顶板温差较小,而底板温差较大;日照下腹板温度高于顶板,降温时顶板温度高于腹板;温度效应计算较规范更为不利,降温时在底板产生的拉应力可能使混凝土产生开裂;在进行西北地区混凝土箱梁的设计计算时,建议根据桥位处气象数据对温度效应进行分析。     

单箱多室波形钢腹板箱梁横隔板位置优化设计

与传统的混凝土腹板的箱梁相比,波形钢腹板箱梁具有特殊受力特性,钢腹板主要承受剪应力。对于单箱多室桥面较宽的波形钢腹板箱梁来说,各钢腹板的竖向剪应力分布比较复杂。通过空间有限元分析,发现不同横隔板的位置对钢腹板的竖向剪应力影响较大。应用有限元分析软件ANSYS建立单箱多室波形钢腹板箱梁参数化分析模型,计算得到最佳横隔板设计位置,并给出在单向车道荷载偏载作用下沿桥梁横向各钢腹板剪应力分布情况,为波形钢腹板箱梁的合理设计提供参考。     

EPS内模预应力混凝土小箱梁温度特性分析

在预应力混凝土箱梁浇筑时,采用EPS永久性内模具有诸多优势。为研究EPS内模对预应力混凝土小箱梁在施工阶段、运营阶段可能带来的不利温度效应,对比采用木内模的普通预应力混凝土小箱梁,运用Midas FEA和Abaqus有限元分析软件分别分析EPS内模对预应力混凝土小箱梁施工阶段水化热效应和运营阶段温度特性的影响。研究结果表明:在施工阶段,EPS内模小箱梁的水化热升温和里表温差相比普通混凝土小箱梁有所升高但仍在规范限值之内,且温度应力未超过混凝土容许拉应力。在运营阶段强烈日照、大幅度降温等作用下,EPS内模小箱梁在沿梁高方向存在非线性温度梯度,但温度场分布模式相较普通小箱梁并无明显改变。因此,EPS内模的设置并不会给预应力混凝土小箱梁带来不利的温度效应。     

波纹钢腹板组合箱梁疲劳试验

在总结分析国外波纹钢腹板组合梁疲劳试验研究成果的基础上,采用美国MTS电液伺服加载系统,对3片波纹钢腹板组合箱梁试验梁进行了疲劳试验,并对波纹钢腹板组合箱梁的应变、挠度变化规律进行了分析。结果表明:波纹钢腹板疲劳残余应变随疲劳加载次数的增加而增加,变化规律比混凝土顶、底板的变化规律明显;波纹钢腹板组合箱梁混凝土顶、底板及波纹钢腹板的刚度在疲劳荷载作用下下降不明显,不足以对梁的受力产生明显影响;随着疲劳加载次数的增加,截面应变沿梁高方向的分布变化不大,而且基本保持直线;对波纹钢腹板组合箱梁采用基于平截面假定的承载能力计算方法是可行的。     

混凝土箱梁温度梯度取值研究

为探讨我国规范中混凝土箱梁温度梯度取值的合理性,收集了全国28个主要城市64年的气象数据资料,基于气象参数,采用有限元法,研究了混凝土箱梁的最大竖向和横向温度梯度曲线及取值,拟合了采用日太阳辐射强度、日最高最低温度和日平均风速表示的最大温度梯度计算公式,并与既有规范进行了对比。研究表明:受地理位置影响,我国不同地区的最大温度梯度值有一定差别;基于日太阳辐射强度、日最高最低温度和日平均风速计算得到的梯度取值公式可用于估算我国不同地区的最大温度梯度值;短翼缘板箱梁在顶板和底板均有较大的横向温度梯度,在设计中不容忽视;公路桥规的统一温度梯度取值明显高估我国部分地区的最大温度梯度,需根据当地的气候条件合理取值。     

钢-混凝土组合梁桥的温度梯度作用——作用模式与极值分析

为建立适用于钢-混组合梁桥的竖向温度梯度作用模式和取值方法，对一组合梁节段模型开展超过一年的长期温度测试与有限元数值模拟，以温度场分解得到的竖向线性温差和残余温度作为温度评价指标，根据指标达到极值时的竖向温度分布特征建立适用于组合梁桥的温度梯度模式体系。利用气象站23年的历史气象数据计算组合梁桥的长期温度梯度，采用基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型进行温度梯度代表值极值分析。研究结果表明：竖向线性温差和残余温度可反映温度作用在结构产生的次生效应和自生效应，是判断竖向温度梯度模式合理性的有效评价指标；考虑中梁和边梁腹板的日照条件差异，建立了适用于多主梁组合梁桥的竖向温度梯度模式体系，包括了2种升温模式和1种降温模式，对不同铺装厚度和桥面板板厚均有较好的适用性；钢梁形状对各温度梯度模式的影响并不显著，桥面板厚度、沥青铺装厚度对组合梁顶部的温差影响显著，钢表面吸收率则对升温模式1、2中钢梁部分的温差影响显著；在边梁的升温模式2中，钢梁温度渐变段高度与组合梁的悬高比(桥面板悬臂宽度与钢梁高度的比值)有直接关系，当悬高比大于1.51时，钢梁完全处于阴影之中；建立了西安组合梁桥各温度梯度中温差的GP分布模型，计算得到了各温差50年重现期的代表值，通过与中国通规和欧洲规范中的温度梯度模式对比，发现提出的3种温度梯度模式可以更好地包络住组合梁桥中梁和边梁长期运营期间产生的正负线性温差和拉压应力状态，对于中国规范组合梁桥温度作用相关条款的补充具有重要意义。     

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。     

预制T梁架设阶段横向温度梯度作用侧向变形研究

为控制大跨预制混凝土T梁架设阶段由横向温差导致的侧向失稳,以标准截面预制混凝土T梁为背景,对架设阶段横向温度梯度作用下的T梁侧向变形进行研究。建立截面热传递理论模型,通过热传递有限元分析得到主梁温度时程与分布,并与实测结果对比以验证有限元分析准确性,分析极端环境条件下(最高气温、最低气温、最大温差和最强太阳辐射)截面横向温度梯度分布,提出横向温度梯度多线性分布模式和预制混凝土T梁在横向温度梯度作用下的侧向变形简化分析方法。结果表明：热传递有限元分析计算结果与实测结果吻合;混凝土T梁顶、底板温差明显,且均产生较大的横向温度梯度;顶、底板及腹板的最高温度均出现在太阳直射边缘,最低温度出现在横向中心位置附近;采用简化分析方法计算预制混凝土T梁在横向温度梯度作用下的侧向变形,并得到不同标准截面梁在极端横向温度梯度下的侧向变形与跨径的关系,可为预制混凝土T梁架设时侧向变形控制提供参考。     

大跨径预应力混凝土箱梁桥温度效应

通过在中部地区某大跨径预应力桥梁箱梁桥典型截面埋设温度传感器及应变计,对箱梁截面温度场及温度效应连续观测,掌握公路大跨径预应力混凝土箱梁桥顶、底板温度分布规律,推出适合中部高温环境下的箱梁温度梯度模式,并将有限元计算值与现场实际温度效应测量数据进行对比分析,证明现场温度梯度推导公式的合理性,进而给出适合中部高温环境地区桥梁温度梯度的合理模式。