桁式组合拱桥的收缩徐变效应分析

为了研究收缩徐变对桁式组合拱桥受力的影响,结合西部交通科技项目《桁式组合拱桥病害成因与加固方法研究》的课题,依托实桥计算模型,分析了不同时间周期下收缩徐变对桁式组合拱桥主拱圈变形及应力的影响.分析表明,在收缩徐变的长期作用下,主拱圈拱顶会出现明显的下挠变形;收缩徐变对于实腹段区域主拱圈应力的影响是非常明显的,特别是拱顶附近截面下缘会出现较大的拉应力.分析结果与此类桥梁的典型病害形态是一致的,结构设计及加固处治时应根据实际情况对收缩徐变影响进行详细分析.     

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.     

某梁拱组合桥施工中拱脚裂缝成因分析及处理措施

为分析梁拱组合桥施工中拱脚裂缝的形成原因,运用有限元软件,并结合现场实测数据建立拱脚部位精细数值分析模型。考虑施工时环境条件和结构状态,分析施工荷载、温度和收缩徐变等因素对结构内力和变形的影响。结果表明,当前施工节段的静力荷载对结构内力和变形影响很小,当温度效应及收缩徐变效应共同作用时结构出现裂缝,与实测开裂形式吻合。表明施工中拱脚开裂主要是由于混凝土徐变和环境温差造成,并结合工程实际情况给出裂缝处治方案建议。     

某桁腹式PC组合梁桥的病害分析

深圳市某大学南北校区连接通道主桥采用了双层桥面桁腹式PC组合梁结构结构,桥梁墩梁固结,下部结构采用空间放射性钢管混凝土组合桥墩。桥梁在通车前检测发现桥面板横桥向开裂严重,在荷载试验下结构侧倾震动明显。为查清病害产生原因,采用精细化空间梁格模型对该新型结构进行了空间结构分析。空间静力分析结果表明:恒荷载和活荷载作用下结构顶底板应力水平均较低,温度、收缩徐变二次效应对结构混凝土顶板产生较大的应力,导致结构顶板开裂严重;空间动力分析结果表明:结构一阶主振型为侧向扭转,且频率较低,表明了结构侧向扭转刚度较低。     

拆除跨径150 m桁式组合拱桥关键技术研究

花鱼洞大桥跨越饮用水源的红枫湖,建设环境要求高,原跨径150 m桁式组合拱桥拆除方案难度大、效率低、成本高。提出利用原址新建跨径180 m钢管混凝土拱桥拱肋作为悬吊支架平台拆除桁式拱桥施工工艺。采用MIDAS/Civil程序进行精细化建模,对桁式拱桥拆除过程中受力特征和变形规律进行分析,并对原桥拆除过程中变形进行现场监测。结果表明：原桥拆除过程稳定性良好;开拱后,桁式拱桥发生了体系转换,悬臂状态下1/2拱不会倾覆;实腹段箱梁顶底板拆除后,桁架拱片的最大升高均小于理论值。研究成果为今后同类型拱桥的拆除施工提供参考和借鉴。     

大跨径拱桥的发展

介绍大跨径混凝土拱桥的发展概况。提出理论极限跨径与理论可行跨径的概念,给出混凝土拱桥和钢拱桥的理论可行跨径。最后以克罗地亚新建的克尔卡桥为原型,提出了钢-混凝土组合桁式拱新型结构,在与混凝土拱和钢桁拱的比较中可以发现,钢-混凝土组合桁式拱在结构性能、经济性能上具有一定的优越性,值得进一步的研究。     

桥塔混凝土在施工期变形荷载作用下开裂机理分析

通过对某大跨径斜拉桥混凝土索塔在温度、收缩作用下的数值仿真计算,结合现场实测数据分析,探索桥塔混凝土施工期间在变形荷载作用下的开裂机理,提出类似混凝土结构裂缝控制的构造处理措施和施工措施。     

钢腹杆-劲性骨架混凝土弦杆组合拱节点受力性能试验

为进一步增大拱桥的跨越能力,结合劲性骨架钢筋混凝土拱桥的结构和施工特点,提出钢腹杆-劲性骨架混凝土(SRC)弦杆组合桁式拱圈结构,利用钢腹杆替代混凝土腹板,省去混凝土腹板的浇筑工作,并减轻拱圈自重以达到增大拱桥跨径的目的。为了解这种组合拱连接节点的受力特点,在钢腹杆-SRC弦杆组合拱桥试设计研究基础上,以弦杆外包混凝土厚度为主要参数,进行了3个组合拱节点及1个对比钢管混凝土节点的试验研究,并探讨了节点的失效机理。结果表明:组合拱节点首先发生弦杆外包混凝土开裂,最终发生钢管混凝土节点破坏;外包混凝土对受拉和受压腹杆的受力影响很小;相比钢管混凝土节点而言,组合拱节点受拉腹杆的接头刚度较大;弦杆外包混凝土的厚度只影响外包混凝土的开裂荷载,外包混凝土越厚,开裂荷载越大,但不影响组合拱节点的极限承载力;结合钢管混凝土劲性骨架混凝土柱的研究成果,建议组合拱节点的混凝土外包系数取0.50左右,其承载力可按照受拉节点发生冲剪失效模式和受压节点发生有效宽度失效模式进行计算,但其计算结果偏于安全。研究成果可为钢腹杆-SRC弦杆组合拱桥的设计提供依据,也可为类似连接节点的设计提供参考。     

800m级钢-UHPC组合桁式拱桥概念设计与可行性研究

提出了一种特大跨径钢-UHPC组合桁式拱桥新体系。新体系拱桥用UHPC箱型拱肋承受巨大的轴力,采用钢腹杆钢横联规避开裂的风险;相比传统混凝土拱桥,新体系拱桥自重大幅度降低;相比钢拱桥,其不存在厚板焊接困难的问题;采用斜拉扣挂分多次悬臂合龙施工法,扣索只需承受单次合龙的主拱自重并多次循环利用,施工临时措施费用大大降低,因而具有良好的经济性。通过对跨径800m的钢-UHPC组合桁式拱桥的试设计,结果表明:主拱分3次合龙时,斜拉扣挂只需承担36%的主拱自重,拱肋最大压应力为64.9 MPa,无拉应力,各施工阶段的稳定性、应力、刚度等均满足要求。平均每平米桥面主拱圈材料用量指标为:钢材380kg,UHPC 0.61m3,自重2.03t。对比研究表明新型钢-UHPC组合桁式拱桥具有显著的技术经济优势,可适用于500~1 000m级跨径的拱桥。     

千岛湖大桥钢管混凝土拱桥拱肋混凝土徐变效应研究

结合千岛湖大桥施工及成桥的长期监测项目,通过实测数据分析,探讨了大跨径钢管混凝土拱结构的徐变效应问题。提出了实测弹性计算比的概念,根据该指标的分析,总结出四肢格构式钢管混凝土拱结构的长期受力状态和规律。这些结论和分析方法无论是对于钢管混凝土拱的徐变分析,还是大跨径钢管混凝土的拱桥设计,都提供了有益的参考。     

大跨度钢管混凝土桁式拱桥结构非线性分析

采用了几何非线性和材料非线性等因素对大跨度钢管混凝土桁式拱桥进行结构非线性分析,结果表明对这种大跨(跨径大于300m)、宽跨比小(接近1／20)的钢管混凝土桁式拱桥,几何非线性和材料非线性的影响均较大,在设计和施工时不应忽略。     

有初应力的钢管混凝土桁式拱结构平面内受力性能试验研究

针对初应力对大跨度钢管混凝土桁式拱桥受力性能的影响问题,进行了有初应力的钢管混凝土桁式拱平面内受力性能试验研究,研究初应力对钢管混凝土桁拱平面内受力性能和破坏模式的影响。试验结果表明:在跨中单点集中力加载的工况下,有初应力钢管混凝土桁拱变形呈现出对称形态,变形大致成"M"形。其中,L/3至2L/3段部分向下变形较显著,跨中向下达到最大位移;左拱脚至L/3段部分和2L/3至右拱脚段部分发生向上变形。钢管混凝土桁拱的腹杆受到较大的力,拱顶处直腹杆最早开始屈曲;在达到极限荷载之前,桁式拱没有出现节点破坏,表现出较好的整体性;达到极限荷载时,桁式拱变形加快;继续加载,斜腹杆被拉裂,上弦管拼接焊缝拉裂,结构变形严重。与无初应力桁式拱相比,初应力的存在会使钢管混凝土桁拱提前进入弹塑性状态;极限承载能力下降,下降7.3%;变形能力下降,达到极限荷载时,最大竖向位移减小12.1%。初应力的存在不会改变桁式拱的破坏模式,但是加剧了破坏现象,有初应力的桁式拱破坏现象更为显著,破坏后继续加载,三分点处两个节间斜腹杆全部拉裂,主弦管拼接焊缝拉裂。     

考虑水平荷载作用的大跨径钢管混凝土拱桥稳定分析

浙江淳安南浦大桥为大跨径中承式钢管混凝土桁式拱桥,矢高60m,跨径308m,桥宽12m,宽跨比较小,该桥的面外稳定是桥梁安全性的关键.在水平荷载(包括风荷载和水平地震荷载)作用下,拱桥的面外稳定更引起设计者的重视.采用ANSYS有限元分析软件,考虑几何非线性,探讨了不同量值水平荷载对该桥施工最不利阶段和成桥阶段的面外稳定的影响,为此类桥梁的设计施工提供参考.     

考虑水平荷载作用的大跨径钢管混凝土拱桥稳定分析

浙江淳安南浦大桥为大跨径中承式钢管混凝土桁式拱桥,矢高60m,跨径308m,桥宽12m,宽跨比较小,该桥的面外稳定是桥梁安全性的关键。在水平荷载(包括风荷载和水平地震荷载)作用下,拱桥的面外稳定更引起设计者的重视。采用ANSYS有限元分析软件,考虑几何非线性,探讨了不同量值水平荷载对该桥施工最不利阶段和成桥阶段的面外稳定的影响,为此类桥梁的设计施工提供参考。     

桁式组合拱桥的病害分析研究

简要介绍了桁式组合拱桥的产生、发展以及现状。介绍了某桁式组合拱桥的主要病害,通过有限元分析结构受力,证明该体系桥梁主要受降温和收缩作用的不利影响,并得出相应的变形特点,通过调整受力体系,有效改善了降温作用下的不利变形,得出原始设计的受力缺陷。     

桁式组合拱桥加固设计介绍

花鱼洞大桥,为预应力混凝土桁式组合拱桥,1993年建成通车。近年经检测后,发现桥梁存在较重的病害。病害种类多,基础、下部、上部、桥面均有。本文介绍了该桥加固处治采用的多种方法,为其他桁式组合拱桥的加固提供参考。实践证明加固桁式组合拱桥是可行的。     

温度对预应力混凝土斜拉桥主梁挠度的影响及长期监测研究

挠度是桥梁健康监测中评价桥梁使用功能和安全性的重要指标之一,本文依托实际工程,通过建立远程控制与操纵的健康检测系统,针对温度作用中的季节温差、日照温差对预应力混凝土斜拉桥跨中挠度的影响开展研究工作,分析得出了季节温差是影响预应力混凝土斜拉桥主梁长期竖向变形的主要因素;扣除季节温差和收缩徐变等长期因素的影响,车辆荷载对主梁跨中下挠的影响大于日气温变化的结论。     

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。     

组合连续梁桥收缩徐变与滑移效应的影响分析

钢混组合梁桥由于其自重轻,跨越能力大的特点,近年来被逐步应用到大跨径连续梁桥上,发挥了两种材料结合的优势,扩展了连续梁桥的跨越能力。由于两种材料的差异性,在组合后受收缩徐变效应的影响,会导致结构内力重分布、产生附加变形。采用柔性连接件的组合梁在其结合面上会产生滑移,进一步增加附加变形。对于大跨径组合梁桥,其收缩徐变效应和滑移效应不容忽视,但影响程度和规律仍然不明确。以港珠澳大桥大跨径组合梁连续梁桥为背景,分析大跨径连续梁在有滑移时和收缩徐变效应下的影响。结果表明,在混凝土板收缩徐变作用下,有滑移时会导致位移增量和应力增量变大;置梁时间越长,主梁挠度越小,第1个月的置梁对挠度影响最为明显;收缩徐变使混凝土板的压应力减小,在成桥后期,中支点附近的混凝土板将出现拉应力;收缩徐变使钢梁顶的压应力增加,钢梁底的拉应力减小。     

V墩异型钢混梁拱组合桥运营阶段力学性能分析

为了确定V墩异型钢混梁拱组合桥在运营荷载作用下变形及受力的特点,以郑东新区前程路大桥为背景,采用组合有限元建立大桥精细有限元模型,考虑运营阶段的汽车活载、人群荷载、温度荷载(整体升降温、日照正负温差),分析荷载单独作用于异型拱桥主要构件的力学性能。结果表明:由于预应力混凝土V墩与边跨预应力混凝土主梁形成刚度较大的刚架,活载对该V墩刚构组合拱桥力学性能影响很小,但温度荷载对桥梁结构的影响较大,整体升、降温作用对预应力混凝土结构受力及变形的作用十分显著,整体升、降温作用对钢结构的受力影响不大,但变形影响显著,梯度升、降温作用对桥梁结构受力及变形的影响介于活载作用和整体升、降温作用之间。