混凝土斜拉桥长期性能试验

以广东省惠州市合生大桥为工程背景,现场制作了1∶15的大比例预应力混凝土斜拉桥模型,进行了混凝土斜拉桥模型和混凝土棱柱体试件的徐变试验。基于混凝土棱柱体试件数据,得到了可用于有限元分析的徐变系数计算公式,并建立了考虑体表比的修正模型。结果表明:边跨支座反力基本不变;主跨支座和辅助墩支座的反力随时间呈增加趋势;实测徐变应变在(55~85)×10-6范围内;主梁最大徐变位移3.0 mm;桥塔收缩徐变引起的主梁位移占总位移的30%~60%;主跨的2对尾索索力变化最大,下降约6.5%;用修正模型对模型桥进行分析,其应变、位移、索力等的计算结果与实测数据吻合较好,具有良好的适用性。     

混凝土斜拉桥动力有限元建模与模型修正

为建立准确可靠的混凝土斜拉桥动力基准有限元模型,对1座大比例(1∶15)Ⅱ形截面主梁混凝土斜拉桥试验模型进行了模态测试,分别采用单主梁模式、三主梁模式、梁壳模式和实体模式建立了斜拉桥的初始动力有限元模型;以实测数据为依据,采用基于灵敏度的模型修正技术分别对以上初始有限元模型进行了修正,将修正前后的动力特性计算值与实测数据进行对比,讨论了不同模式建模方法的计算精度和模型修正效果,以及有限元建模的误差来源和模型修正的相关问题.结果表明:初始有限元模型计算误差主要是由建模误差和参数误差引起的;梁单元模型在建模方面有局限性,应根据不同的结构特点和分析目标建立相应的有限元模型;模型修正应与试验相结合,对引起有限元模型计算误差的各种因素进行全面的考虑,正确处理,才能得到符合实际的基准有限元模型.     

大跨径曲线矮塔斜拉桥参数敏感性分析

为了解结构状态参数对大跨径曲线矮塔斜拉桥成桥状态的影响,获取施工控制敏感参数,以黄龙带矮塔斜拉桥——(108+208+108)m双塔三柱式曲线预应力混凝土矮塔斜拉桥为背景,采用有限元软件TDV RM建立该桥空间杆系有限元模型,分析主梁自重、主梁弹性模量、斜拉索索力、预应力张拉力、混凝土收缩徐变和体系温度参数变化下,主梁的应力和挠度的变化规律。结果表明:主梁自重、斜拉索索力、混凝土收缩徐变和体系温度对成桥状态主梁的应力和挠度影响显著,是施工控制敏感参数;主梁弹性模量和预应力张拉力对成桥状态主梁的应力和挠度影响较小,是施工控制非敏感参数。     

考虑环境温度变化的徐变模型对大跨度梁桥结构线形的影响

目前公路桥梁规范中的徐变模型采用恒温假定而未考虑自然环境温度变化，因此可能导致计算结构线形存在较大偏差。在组合徐变模型的基础上，基于非线性最小二乘法采用多项式拟合气温历史数据，将环境变温效应的徐变系数修正项引入到规范徐变模型中，得到了一种考虑环境温度变化的改进型徐变模型。以一座主跨为142 m的三跨预应力混凝土连续梁桥为算例，选取国内气候差异较明显的典型城市为桥址背景，采用有限元数值分析方法，分别计算了规范徐变模型和改进型徐变模型下桥梁在不同城市施工及同一城市不同季节施工的成桥线形。分析结果表明，徐变效应考虑环境温度变化后，主梁跨中竖向最大累计下挠值较基准模型均有不同程度的增大，环境常年平均气温越高，最大累计下挠值的增大效应越显著；同一城市起始施工的季节不同，主要影响主跨最大累计下挠的中间值，而不会对徐变完成后的终值造成影响；以春季作为起始施工季节，边、主跨下挠最大值均较大，因此春季施工对结构线形最为不利。     

大跨度矮塔斜拉桥收缩徐变效应分析

在大跨度桥梁中,混凝土收缩徐变将会导致主梁的下挠度增大、应力发生重分布、预应力产生损失,对结构产生不利的影响,通过Midas/Civil2010有限元分析软件对大跨度矮塔斜拉桥建立模型,采用预测模型分析了在成桥状态下收缩徐变效应对主梁的应力和挠度的影响及预应力损失.同时,总结了针对大跨度矮塔斜拉桥减小收缩徐变效应的几种方法.     

预应力混凝土斜拉桥主梁挠度监测及分析

通过对预应力混凝土斜拉桥主梁梁体多次挠度观测数据的比较、分析,判断主梁在运营期间的变形情况,了解主桥梁体下挠趋势,获取主梁下挠减缓并逐渐趋于稳定的运营周期。     

基于动静载试验数据的预应力混凝土梁模型修正方法试验研究

为了将有限元模型修正方法引入到预应力混凝土主梁结构性能评估中,首先基于设计图纸,用有限元软件ANSYS建立后张法预应力混凝土T梁和箱梁的有限元模型。而后,综合运用动态加权系数和灵敏度分析的方法,以静载试验竖向挠度以及竖向前5阶自振频率为状态变量,构造目标函数。通过分析目标函数对设计参数的灵敏度,选取灵敏度高的设计参数对模型进行修正,调整了模型的物理参数,使模型计算值与试验结果在合理误差范围内。该方法克服了以往采用单目标函数修正有限元模型的不足,更易找到全局最优解。修正后的有限元模型按照静载试验加载工况进行加载,模拟分析了静载试验加载工况下2榀预应力混凝土梁有限元模型的应变、挠度计算结果,与现场静载试验测试结果相比较,其表明能够用于桥梁结构性能评估,可为类似工程提供借鉴。     

基于温度修正徐变模型的公路大跨连续刚构桥结构状态影响分析

现行公路桥规中未考虑自然环境温度变化对徐变系数的影响,由此可能导致理论计算结果与桥梁实际状态存在较大差异。基于此,该文以规范徐变模型为基础,引入了一种能够考虑环境温度变化的混凝土组合徐变公式,通过数学函数拟合既有温度历史数据预测环境温度随时间变化历程,提出了一种考虑温度修正项的改进型规范徐变公式。以一座主跨为182 m的公路大跨预应力混凝土连续刚构桥为背景,建立徐变模型计算桥梁施工及运营典型阶段的主梁挠度及应力状态,并与规范模型进行对比。结果表明:环境温度变化对徐变系数有较大影响,因桥址地区常年气温较高,温度修正后的徐变系数终值大于规范值;环境温度变化对主梁挠度有较大影响,考虑温度修正项后主梁挠度极大值较规范模型值增长显著,其中跨中挠度最大增幅达到67.1%,建议在进行主梁挠度分析时计入环境变温效应;两种徐变模型下主梁应力随梁长变化趋势一致,应力极大值差异小。     

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。     

混凝土收缩徐变效应对矮塔斜拉桥索力的影响评价研究

该文以广东省某矮塔斜拉桥工程为背景,基于测试数据的对比分析,构建了大桥的预应力斜拉桥模型,对模型的收缩徐变、弹性模量和索塔索力等进行了试验研究,并以此为基础建立了体表比下的斜拉桥徐变收缩系数修正模型。研究结果表明:与加载龄期相应的主梁和上、下塔柱预应力损失分别为3.6%、3.0%和2.0%。随加载龄期的增加,主跨支座和辅助墩支座反力呈增长趋势,边跨支座范围区域表现较为稳定;模型桥梁主梁徐变应变保持在55~85με之间,其中主梁最大位移量3.0mm,基于塔桥收缩徐变而引起的主梁位移占主梁总位移30%~60%;主跨尾索索力下降幅度变化最大,达6.5%。利用获得的实测徐变曲线进行体表修正,建立了改进的TEST-GL模型,并对比分析了实测数据与理论计算数据,验证了TEST-GL模型的效果。     

基于无应力正装迭代法的大跨混凝土斜拉桥合理施工状态分析

大跨混凝土斜拉桥收缩徐变效应显著,单一计算方法很难完美确定其合理施工状态。目前确定斜拉桥合理施工状态的常见计算方法有前进分析法、倒退分析法、正装迭代法、倒拆—正装交互迭代法、无应力状态法等。以一座主跨300 m的大跨混凝土斜拉桥为依托,建立Midas三维空间有限元模型,基于无应力状态法与正装迭代相结合的计算方法,确定其合理施工状态,获取考虑收缩徐变效应后无应力正装迭代收敛本质及相关迭代规律。主要结论表明:考虑混凝土材料收缩、徐变效应后,构件无应力状态量会随施工过程发生变化,收缩徐变对结构线形影响实质是对结构构件无应力状态量的影响,导致最终成桥状态与目标状态不闭合;调整无应力状态量进行正装迭代分析可实现闭合;基于无应正装迭代法,大跨混凝土斜拉桥索力、线形与设计值能够闭合,内力与设计值接近。     

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。     

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。     

基于响应面法的大跨径砼斜拉桥主梁重量不对称线形修正研究

为研究各设计参数对大跨径砼斜拉桥主梁线形的影响,并通过参数调整修正主梁线形,采用响应面法构建边跨最大悬臂端挠度与设计参数之间的显式响应方程,以某大跨径砼斜拉桥为例,采用有限元程序建立分析模型,模型中考虑主梁容重、索力及配重3个主要设计参数,通过MATLAB进行中心复合设计,拟合得到模拟响应与设计参数函数关系的二阶响应面...     

结合梁斜拉桥混凝土收缩徐变影响规律

为研究混凝土收缩、徐变对结合梁斜拉桥的影响机理及时效特性,以樟树赣江二桥(主跨400m的双塔双索面半飘浮体系结合梁斜拉桥)为背景进行分析。采用桥梁专业软件RM2006建立全桥有限元模型,对桥梁的时效影响机理、运营期不同构件的时效影响因素及不同结构体系的时效响应进行研究。研究结果表明,对于结合梁斜拉桥,桥面板收缩、徐变产生的主梁截面初始轴向应变是主梁中跨跨中下挠、边跨斜拉索松弛的主要原因,产生的主梁截面初始弯曲应变是主梁负弯矩出现的主要原因。桥面板收缩、恒载下桥面板徐变是引起边跨斜拉索松弛、主梁中跨跨中下挠的主要因素;桥塔收缩、徐变将引起桥塔附近斜拉索松弛,并使主梁产生局部负弯矩峰值。桥塔处竖向支座及辅助墩的设置会对结合梁斜拉桥的时变效应产生一定的不利影响,单纯从该角度来讲,全飘浮体系较其他体系更为合理。     

某桥主梁长期下挠病害处治方案研究

某桥主桥为主跨400m的斜拉桥,1995年建成通车。在交通量激增、荷载超载、预应力损失等因素作用下,部分桥跨主梁呈现下挠加剧,主梁混凝土出现剥落、露筋及开裂等病害。为抑制主梁下挠不断发展的趋势,采用结构自重减载方式(将混凝土人行道板置换为轻型钢人行道板)来部分减缓主梁下挠,并对箱梁顶板底面粘贴碳纤维布进行加固。采用有限元软件建立主桥模型,计算结构自重减载及粘贴碳纤维布对改善主梁下挠的作用效应。结果表明,将混凝土人行道板置换成轻型钢人行道板后,主梁下挠程度相对减小;碳纤维布与主梁共同参与受力,在一定程度上抑制了混凝土病害进一步发展,也避免了因混凝土开裂而造成的主梁下挠,验证了该加固方案的可行性。     

影响大跨连续刚构桥长期下挠的因素敏感性分析

采用定量计算和定性分析的方法,以构成挠度因素分析理论为依据,建立有限元模型,在讨论分析了影响长期下挠的主要因素后,选取了混凝土箱梁超重、桥面铺装超重、预应力损失、混凝土收缩徐变、刚度降低等6个影响长期下挠的因素,分析各影响因素对长期下挠的灵敏性,从而得出影响长期下挠最主要的因素是预应力损失和混凝土的收缩徐变。     

天津永和大桥合龙段拆除后的主梁线形调整

天津永和大桥为5孔一联、主孔跨径260m、双塔双索面、塔墩固结、连续呈漂浮体系的Pc斜拉桥。与中跨合龙段置换相匹配,利用拆除合龙段后形成两半桥的时机,通过调索来改善主梁线形是国内既有PC斜拉桥维修的一个先例。通过对比分析合龙段拆除后状态与原桥竣工状态在桥面线形、索力等结构性能上的差异,并依据中跨合龙段拆除前已然存在的中跨局部下挠量,确立了主梁线形调整的目标和调索幅度,利用平面杆系有限元计算分析拟定并优选了调索方案,提出了主梁线形调整的施工控制原则。施工监测结果表明,所有调索步骤完成后,主梁线形调整最终达到了预期目标,调整后的索力更趋于均匀,调整过程兼顾了主梁混凝土应力、塔位以及劲性骨架轴力的变化,保证了结构的安全．     

大跨度桥梁混凝土收缩徐变对桥面铺装受力的影响分析

混凝土收缩徐变使主梁的竖向挠度增大,由于铺装层与主梁粘合在一起,铺装层与主梁共同变形,铺装层的变形受到端部伸缩装置、主梁的粘结等的约束从而使铺装层受力。该文针对布柳河大桥工程实例,采用有限元的方法计算混凝土的收缩徐变引起的铺装层的应力。计算结果表明,混凝土的收缩徐变效应对铺装层产生的拉应力和剪应力不容忽略。     

半飘浮体系斜拉桥荷载试验有限元分析影响因素研究

针对半飘浮体系斜拉桥荷载试验初始有限元模型计算值与实测值存在偏差的情况,以某独塔四索面斜拉桥为例,分别考虑桥面铺装、弹性模量和支座摩阻及3种因素组合影响对该桥初始模型进行修正,对比荷载试验实测值、初始模型及修正模型计算值,分析上述因素对有限元模型计算值的影响。结果表明:对于半飘浮体系斜拉桥,桥面铺装和弹性模量对有限元模型计算结果有一定的影响,支座摩阻的影响最大;考虑支座摩阻后,主梁应变及挠度校验系数分别提高了13%、21%,并解决了初始模型中出现的计算位移方向与实测方向相反的问题。同时考虑3种因素修正模型后,应变校验系数为0.77～0.96,挠度检验系数为0.97,主梁和桥塔纵向位移计算值也与实测值吻合良好。