悬浇箱梁纵向预应力束对顶板横向受力影响分析

针对悬臂施工的预应力混凝土连续箱梁桥顶板纵向开裂这一常见质量问题,本文结合实例,将纵向预应力分为直线及平弯2部分,分别研究其对顶板横向应力的影响。结果表明,顶板在节段端头锚固处和平弯处均会出现不利的受拉效应。为避免2种不利效应叠加,文中提出相应改进建议。     

预应力混凝土连续箱梁桥的顶板力学性能研究

预应力混凝土连续箱梁桥的顶板结构受力复杂,导致病害突出。该文以某连续箱梁桥为背景,采用有限元法和解析法分别分析了预应力混凝土箱梁顶板的横向应力及主应力分布,讨论了顶板纵向裂缝产生原因及其影响因素,发现:①施工时合理设置箱梁桥面板横向预应力钢束张拉锚固程序可以改善箱梁顶板受力性能;②采用平面梁单元模拟顶板受力可以在简化计算的基础上取得和空间分析比较吻合的结果;③合理确定腹板尺寸和底板厚度,能够调整顶板横向应力的分布。     

宽幅短线预制混凝土箱梁横向预应力分次张拉研究

大跨径混合梁斜拉桥边跨混凝土梁常采用短线预制拼装法施工,施工过程中有多次体系转换。为确保施工过程中的安全和节段间的顺利拼接,以石首长江公路大桥主桥北边跨(75+75+75)m混凝土梁为对象,分析宽幅短线预制混凝土箱梁施工阶段以及成桥恒载状态下横向受力与变形,确定横向预应力分次张拉时机和控制目标,采用MIDAS Civil建立梁段有限元模型,根据施工阶段应力和位移结果确定合理的横向预应力张拉方案。研究结果表明,宽幅短线预制混凝土箱梁施工过程中以横向受力为主,且多次体系转换,横向预应力须分次张拉到位;横向预应力分次张拉方案由位移和应力双控,横向预应力分次张拉的次数和时机在保证安全和顺利拼接的基础上可根据施工特点进行优化,预应力张拉束数和张拉力百分比可结合工期要求和预应力施工的便利性来进行考虑。     

在役混凝土箱梁桥顶板加劲横梁开裂分析

以某在役混凝土悬臂箱梁桥顶板加劲横梁横向开裂为背景,通过建立3D实体有限元模型和分析多种荷载工况对加劲横梁应力变化的影响,讨论了引起加劲横梁横向开裂的主要原因。结果表明,横向有效预应力不足是引起开裂的主要原因,体外预应力束张拉和车辆荷载作用加速了加劲横梁底部横向拉应力的增长,横向有效预应力下降和超载车辆作用将进一步增加顶板加劲横梁开裂的风险。     

PC梁桥长束纵向预应力筋优化布置研究

针对目前结构设计中影响纵向预应力损失的主要因素,优化大跨径PC梁桥长束纵向预应力束为较短束,以减小预应力张拉过程中产生的摩阻损失,提高悬臂施工过程中箱梁根部预应力储备,改善成桥后的应力状态,增强L/4截面混凝土的抗剪能力.     

悬臂板滞后施工下脊骨箱梁空间受力行为研究

为探究悬臂板滞后施工下脊骨宽箱梁受力行为,以某全预应力混凝土部分斜拉桥为背景,建立考虑施工过程的实体有限元模型。通过杆系模型与实体模型的内力对比,验证实体模型的合理性,并分析了恒荷载作用下悬臂板滞后施工以及后浇带长度对脊骨宽箱梁内力的影响。研究发现:相比杆系模型,自重作用下实体模型计算的箱梁竖向弯矩基本相同,计算的箱梁顶底板最大纵向应力存在10%左右偏差;恒载作用下,悬臂板后浇施工可改善箱梁截面纵向应力,且横向应力不均匀性分布较小;随着后浇带宽度的增加,截面纵向应力分布不均匀性增加,但横向应力分布不均匀性有减小趋势。     

横向分段施工预应力混凝土斜箱梁的模型试验研究

根据工程实际需要,提出横向分段施工预应力混凝土斜箱梁结构的施工方式,并对此施工方式的箱梁桥和整体浇筑的箱梁桥进行模型试验研究与有限元计算。通过各种工况的试验加载,及对实测得到的试验数据（挠度和应变）数理统计、图表分析比较和相应的有限元分析,定量比较了两者的受力性能差异,即混凝土开裂前,横向分段施工预应力混凝土斜箱梁的挠度比整体浇筑斜箱梁的挠度约大5．3％,纵向应变比整体浇筑斜箱梁的纵向应变大13．5％,湿接缝的纵向应变是整体浇筑施工斜箱梁的纵向应变的59％。横向分段施工预应力混凝土斜箱梁截面上存在着预应力的应力重分布,此重分布应力对湿接缝的混凝土受拉变形产生了抑制作用,且现有的有限元通用程序尚无法计算此应力重分布值的大小、     

弧形底宽箱梁横向预应力空间作用效应分析

以上海市中环线工程为背景,讨论宽跨比较大的弧形底单箱多室箱梁在横向预应力作用下的受力特性。建立空间有限元模型分析横向预应力的空间效应,讨论了横梁和项板中横向预应力对结构的影响,得出箱梁横向应力沿结构纵向和横向的分布规律。并对预应力筋张拉顺序提出建议。     

PC连续箱梁悬臂段空间效应的影响参数研究

为了分析采用移动模架法进行逐段现浇的PC（Prestressed Concrete）连续箱梁悬臂端底板出现纵向裂缝的原因,结合工程实例,采用有限元方法建立了3种不同计算模型进行比较,确立了一种高效而又精确的有限元计算模型,并通过对箱梁悬臂段空间效应及相关影响参数的研究,分析了底板纵向裂缝的形成原因。研究表明：端部预应力纵向分量和门形吊架支反力是导致悬臂端底板横向拉应力过大而出现纵向裂缝的主要因素。简单地采用增加底板宽度、厚度等措施并不能有效降低悬臂端底板横向拉应力,必须从结构、力学及材料3个方面采取综合的裂缝防治措施。     

预应力混凝土箱梁桥施工中的裂缝成因分析与修补

针对预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中箱梁悬臂端底板出现纵向裂缝的现象,在预应力张拉过程中采用光纤传感技术对悬臂端底板受力状态进行实时监测,将监测结果与拆模后的观测情形对比,证明此种监测方法能有效反映混凝土箱梁结构在施工过程中的响应.通过理论分析找出了底板裂缝成因,并利用有限元软件ANSYS对整个施工结构进行数值模拟,得出不考虑混凝土箱梁与外模板之间摩擦作用时箱梁结构的应力、位移值,与实际观测结果比较吻合.最后,采用BICS工法对梁体裂缝进行了修补.     

预应力箱梁桥腹板主应力计算探讨

为了更好的分析预应力混凝土箱梁桥腹板斜裂缝出现的原因,从现行规范中腹板竖向应力计算模式出发,通过理论分析和有限元数值模拟的方法,对多种因素作用下的腹板竖向应力状况进行了分析。研究结果表明:现行规范中腹板竖向应力计算模式与实际情况有较大差异,腹板竖向应力不仅与竖向预应力有关,还和纵向预应力的锚固、顶板横向预应力张拉、环境温度变化等因素有关。提出了腹板竖向更合理的应力计算模式。     

箱梁桥沥青摊铺温度实测及其顶板横向效应分析

高温沥青摊铺作为沥青混凝土桥面施工的一个环节,会对混凝土箱梁顶板的横向受力产生不利影响。该文首先提出沥青摊铺时的温度梯度分布模式,然后结合某桥沥青摊铺时的温度实测数据,得到顶板表面在接触传导后的当量温度值,并利用实体有限元进行了混凝土箱梁顶板的横向应力分析。结果表明:沥青摊铺会在箱梁顶板产生较大的横向拉应力,增设调平层能有效减少混凝土箱梁顶板在沥青摊铺时的温度效应,有利于防止箱梁顶板的纵向开裂。     

超长悬臂盖梁预应力张拉程序设计

预应力张拉程序设计是保证预应力张拉施工安全的重要环节。文中针对浙江某跨铁路桥的超长悬臂盖梁预应力张拉,结合有限元分析法,设计了13种不同张拉程序并对其进行数值模拟,分析预应力张拉批次、箱梁荷载施加批次及张拉顺序对超长悬臂盖梁结构安全和施工便利性的影响,设计出既满足结构安全又施工便捷的张拉程序。     

波形钢腹板矮塔斜拉桥施工过程力学性能分析

为指导波形钢腹板矮塔斜拉桥施工,对该类型桥梁的施工全过程进行力学性能分析。以(58+118+188+108)m的朝阳沟特大桥为研究对象,采用MIDAS/FEA有限元软件建立有限元模型,对其施工全过程进行计算。计算结果表明:施工过程中张拉悬臂顶板预应力束使主梁悬臂端轻微下挠,对悬臂施工主梁悬臂端竖向变形的影响远小于张拉斜拉索和浇筑梁段混凝土产生的影响;悬臂根部顶、底板应力在合龙束张拉时应力增量较大,应在施工中重点关注;斜拉索索力受施工阶段的影响不大,索力分2次张拉调整到成桥索力是合适的;矮塔斜拉桥桥塔和主梁刚度较大,两桥塔塔顶位移在悬臂施工过程中基本为0,顶推力作用下一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约5cm,另一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约4cm,可抵消后期运营中桥塔向跨中的偏位。     

混凝土连续梁桥合龙段考虑两侧约束影响的横向受力分析

针对悬浇混凝土连续梁桥合龙段顶板纵向开裂这一常见质量问题,探讨了合龙段两侧约束对顶板横向应力的影响。考虑合龙段两侧的实际约束状况,提出了合龙段的横向预应力作用分析模型和早期收缩分析模型。结合实例,分析了受相邻梁段影响的合龙段横向预压应力折减,以及龄期差异引起的横向拉应力。研究表明,采用一种优化的合龙段横向预应力张拉方案,并同时减少合龙段混凝土收缩,可以有效地改善顶板的抗裂性。     

梁拱组合桥力学性能敏感性分析

梁拱组合桥构造相对复杂,施工过程不确定因素对桥梁线形及受力影响较大。通过建立精细化空间杆系有限元模型,研究预应力张拉误差和混凝土荷载等力学参数变化对结构应力及桥梁线形的影响。分析结果表明:当主梁混凝土自重比设计值大时,主梁顶板压应力减小,底板压应力增大,跨中合龙段附近主梁向上挠度减小;在梁拱组合桥成桥阶段,预应力张拉误差对主梁跨中挠度影响较为突出,梁拱组合桥在最大悬臂阶段预应力误差对桥墩附近主梁的挠度影响相对较小,越靠近悬臂端预应力误差对主梁的挠度影响越大。研究成果可为梁拱组合桥的设计及施工过程提供技术参考。     

PC梁桥结构的钢绞线张拉问题及补救措施分析

以一座预应力混凝土斜梁桥和一座预应力混凝土弯梁桥的钢绞线张拉施工问题为例,针对张拉过程中出现的锚具回缩有效预应力损失、伸长量偏小力筋超张拉的问题,采用有限元数软件建立两座大桥的分析模型,详细考虑钢绞线现场施工状态,分析张拉施工问题对梁体结构的影响。分析表明:预应力混凝土斜梁施工过程中预应力筋伸长量小的问题可通过增大锚下控制应力改善,且对该现浇箱梁桥影响很小,结构在施工期间和设计规范确定的正常运营状态下是安全的,由于超张拉使用阶段预应力束的拉应力超过0.65fpk,但后续个别预应力束张拉控制应力按照不大于0.80fpk继续施工可行;预应力混凝土弯梁桥顶板4根负弯矩束的回缩对桥梁结构的正常使用极限状态有影响,造成斜截面抗裂验算超限,钢束的回缩使得这部分预应力筋的有效预应力减小甚至失效,造成该部位箱梁顶面最大主拉应力超过规范限值,可采取增加负弯矩区的有效预应力方式补救。     

连续箱梁桥底板加固设计方案比选

通过对一座运营期内底板产生横向裂缝病害的连续箱梁的现场检测、有限元模拟分析,探讨了连续箱梁此类裂缝的病害成因;在此基础上,对箱梁底板张拉体外预应力钢束和张拉纵向预应力碳纤维板两种加固方案的加固效果进行了比较。结果表明:超重荷载的作用是导致连续箱梁底板产生横向裂缝的主要原因;箱梁底板张拉体外预应力钢束和张拉纵向预应力碳纤维板的主动加固方案,都可以将底板受力恢复为全预应力构件。     

大跨预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

采用MIDAS/Civil建立某大跨预应力连续梁桥有限元模型,分析不同施工阶段荷载作用下桥梁位移和应力变化及施工过程中温度对主梁挠度的影响。结果表明,一个梁段施工完成后会影响前一个梁段标高,但各梁段控制偏差变化趋势大致相同;梁段悬臂越长,浇筑、张拉前后挠度越大;温度对悬臂梁段变形有很大影响,温度越高,悬臂竖向变形越大;大跨径连续梁桥悬臂施工时,预应力张拉产生的位移只能抵消一部分恒载位移;浇筑、张拉前后箱梁实测应力大多小于理论值,最大悬臂时梁段的预应力储备增大。     

波形钢腹板组合箱梁的顶板横向受力有效分布宽度试验研究

为了研究波形钢腹板组合箱梁顶板的横向应力有效分布宽度,制作了2根波形钢腹板组合箱梁的试验模型,对其横向内力进行了实际测定,并利用有限元进行了数值分析。分析结果表明,对于波形钢腹板箱梁的顶板和悬臂翼板,其横向受力的有效分布宽度均大于现行规范值。从而说明现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中关于箱梁顶板和悬臂翼板横向受力有效分布宽度的有关规定,对波形钢腹板组合箱梁设计是安全的。