施工定位误差对竖向预应力筋应力损失的影响分析及改进措施

PC连续刚构桥箱梁的竖向预应力钢筋有效应力受到预应力筋施工定位误差的影响,将增加竖向预应力损失,从而加大腹板主拉应力超限的可能.研究过程中一方面通过实测锚垫板倾斜角度,并结合解析法计算结果,讨论其对锚固损失的影响程度;另一方面则利用有限元法计算预应力筋安装偏位对腹板应力的影响程度.结果表明:①施工时锚垫板倾斜的角度误差所产生的附加回缩量将加大竖向预应力筋锚固损失;②必须按照设计要求来安装竖向预应力筋,减小偏位误差.     

后张法预应力钢绞线张拉和锚固过程分析

对后张法预应力钢绞线张拉和锚固过程中锚圈口摩阻损失、孔道摩阻损失以及锚固时锚塞回缩引起的预应力损失进行了测试,还对张拉控制应力、预应力筋理论伸长值的计算及具体量测等有关问题进行了探究,可为同类钢绞线预应力张拉施工提供可靠的参考。     

考虑反向摩阻的后张法PC构件锚固损失的计算

基于后张法PC构件预应力钢筋张拉时的经典摩阻理论,建立了预应力钢筋锚固时考虑反向摩阻力的力筋应力损失的统一计算公式,适于电算;给出了相应的近似计算公式,适于手算。分析表明:近似公式与理论公式的计算结果误差在5％以内,完全满足工程上的精度要求。计算结果与现行桥梁规范公式的计算值进行了比较。该方法概念清晰,计算方便,适用于公路与铁路桥梁中任意形状力筋的锚固损失计算。     

钢锚箱式索梁锚固区段有限元仿真分析

采用非线性接触单元法和简化的等效板厚法两种不同的建模方法,对青岛海湾大桥沧口航道桥索梁锚固结构--钢锚箱进行三维非线性有限元仿真分析,将计算结果进行比较,验证了非线性接触单元法的计算模型能够较真实地反映锚箱锚垫板与承压板之间不焊接,但紧密压贴的关系.并分析了锚固区各板件的传力机理、应力分布、应力集中现象,提出了改善应力分布、减小应力集中现象的一些措施,供桥梁设计者参考.     

体外预应力桥梁锚固块构造分析及拉压杆模型法配筋研究

采用3种有限元分析模型进行体外预应力桥梁锚固块的应力分析,分别考虑角钢、钢垫板、体外预应力钢管,钢筋网和分布钢筋对锚固块的影响,并对3种有限元模型计算结果进行分析对比。另外,对单孔锚固的T梁锚固块直接利用美国ACI-318-05混凝土结构规范中的拉压杆模型进行配筋设计;对多孔锚固的箱梁锚固块,忽略横向应力和竖向应力的相互影响,利用弹性应力法建立箱梁锚固块的横向和竖向配筋的拉压杆模型进行配筋设计。研究结果表明,在体外预应力锚固块与主梁相接部位中设置角钢有效地降低了这一位置由于大吨位张拉力引起的应力集中;设置了钢垫板、角钢、体外预应力钢管以及锚固区钢筋网和分布钢筋后,锚固区是安全的。因此,运用拉压杆模型法对体外预应力锚固块的配筋设计是合理可行的。     

应用ANSYS软件分析提篮拱桥锚下局部应力

考虑锚垫板、喇叭套管、螺旋钢筋与锚固区混凝土的相互作用和混凝土非线性特性的影响,采用通用有限元ANSYS软件分析了双提篮系杆拱桥临时系杆拉力作用下锚固区局部应力。     

大跨度斜拉桥新型索塔锚固构造力学性能研究

针对斜拉桥传统钢锚箱构造复杂、吊装重量大,钢锚梁结构需设置环向预应力、索导管定位复杂等问题,研究一种新型钢锚箱锚固结构(主要由混凝土桥塔、U形钢锚固件和钢拉板组成,塔壁不设环向预应力)的适用性。以某大型斜拉桥(采用传统钢锚梁+环向预应力锚固形式)为背景,提出这种新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案,建立锚固区节段有限元模型,研究其受力性能。结果表明:新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案中,斜拉索水平力基本由新型钢锚箱承担,取消塔壁环向预应力,按钢筋混凝土受拉构件由最小配筋率下裂缝宽度控制塔壁设计,塔壁设计凹形部位便于钢结构锚固;在正常使用工况和断索工况下,新型钢锚箱索塔锚固区受力合理,塔壁应力、裂缝宽度等指标均满足规范要求。     

预应力混凝土梁徐变性能试验

通过对6根1:5模型梁的800 d长期试验,对预应力混凝土梁的徐变性能进行了系统的研究,重点考察了混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面上、下缘应力差等因素对梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、预应力筋应变和钢筋应力等的影响;基于龄期调整有效模量法,编制了步进法时随有限元分析程序,并应用该程序对试验进行了全过程模拟分析;提出了综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面应力差等多因素影响的预应力混凝土梁徐变变形设计建议计算公式.结果表明:有限元分析结果及该设计建议公式计算结果均与试验值吻合较好,且设计建议公式计算结果更为吻合.     

江东大桥索梁锚固区极限承载力分析

以江东大桥为背景,对自锚式悬索桥索梁锚固区借助通用有限元软件建立锚固区的精细板壳模型,研究锚同区各板件在最不利荷载组合作用下的受力特性,根据各板件的应力应变关系模型,分析锚箱结构的极限承载能力.计算结果表明:钢锚箱应力沿着传力路径由锚固位置向加劲梁方向逐渐减小.在最不利荷载组合作用下,Mises应力最大值为144 MP...     

锚拉板式索梁锚固区足尺模型承载性能试验研究

为了研究锚拉板式索梁锚固结构在设计荷载下的应力分布及传力机理,对某斜拉桥锚拉板式索梁锚固区进行了足尺模型静力加载试验,得到各受力区域在不同荷载等级下的应力分布情况;利用ABAQUS建立索梁锚固有限元模型,按Von Mises强度理论分析其承载性能,并与试验结果对比。结果表明:在设计荷载作用下,该结构整体处于弹性工作状态,满足设计承载能力的要求;锚拉板与锚拉筒的侧焊缝根部圆弧区出现较大应力集中;上加劲板以上的锚拉板部分,最大应力出现在中部槽口中间位置;钢箱梁区域的整体应力水平较低;该结构各构件应力传递路径明确,设计时建议加大锚拉板与锚拉筒侧焊缝根部圆弧半径。     

后张法预应力混凝土梁曲线钢束锚固损失的精确分析

为了改进后张梁曲线钢束锚固损失计算方法,通过分析钢束微段的平衡,利用变形协调条件及应力连续条件,导出了后张梁曲线钢束锚固损失的精确计算公式。在导出的精确公式的基础上,分析了钢束张拉时的摩阻作用与锚固时的反摩阻作用之间的差别,指出了现行桥梁设计规范中锚固损失计算方法的近似性和不合理性。通过简支梁和连续梁钢束算例,对比了现行桥梁设计规范中的锚固损失计算方法及误差。研究结果表明：钢束锚固时的反摩阻作用小于张拉时的摩阻作用;现行铁路桥梁设计规范中的简化计算方法具有较好的计算精度,而现行公路桥梁设计规范中的简化计算方法会导致很大偏差;按现行公路桥梁设计规范中给出的简化公式计算的反摩阻影响长度可超过精确值70%以上,钢束端部的锚固损失计算值小于精确值30%以上;从简化计算考虑,建议设计公路桥梁时采用现行铁路桥梁设计规范中的反向摩阻计算方法。     

顺置式吊杆锚固区受力特性与极限承载力研究

为掌握顺桥向设置的吊杆锚固区在吊杆力作用下的受力特性和极限承载力,以某在建斜拉-自锚式悬索组合体系桥为依托工程,利用ANSYS软件建立壳单元空间有限元模型,对锚固区在最不利荷载作用下的受力性能进行研究;并分别采用线弹性及非线性分析方法对吊杆锚固区极限承载力进行分析,讨论构件的受力情况。结果表明:在最不利荷载作用下,钢锚箱及钢锚梁应力较横隔板应力小;除钢锚梁与横隔板焊接处应力集中现象显著外,各构件应力分布较均匀;各构件顺桥向变形较大。不同极限承载力分析方法表明,此类结构采用壳单元建模进行极限承载力分析时应仅考虑材料非线性。建议在此类结构设计时,对于横隔板刚度不足问题应给予足够重视。     

黄墩大桥索塔锚固区传力途径和受力分析

为验证索塔锚固区设计的合理性,了解索力在锚固区的传递途径以及主要板件的受力特点,通过全真的实体有限元模型对黄墩大桥索塔锚固区进行了计算分析。计算结果显示:锚固区的索力传递途径明确,能适应斜拉桥的受力特点;钢横梁两端受压,中间受拉,除锚固板与腹板的连接焊缝附近有应力集中现象外,其余板件的应力值均小于材料屈服强度;混凝土塔壁主拉应力较小,配置普通钢筋即可,不必设置环向预应力筋;位于牛腿焊缝附近的剪力钉受力较大,通过加密调整后满足受力要求。上述结果表明黄墩大桥索塔锚固区设计合理、实用,能满足结构受力需要。     

锚具夹片回缩引起预应力损失的研究

针对国内很少有定量处理后张法锚塞回缩引起预应力损失的措施,笔者同时采用了锚圈口预应力损失试验和公式推导两种手段,寻找到了一种如何考虑锚塞回缩引起预应力损失的系统方法。在此基础上,对某工程9条预应力索道做了锚塞回缩引起预应力损失的实例演算,再通过函数拟合的办法,得到了运用方便的经验公式。最后,通过进一步地综合分析,得到了一些对后张法预应力工程设计、施工的有益结论。     

大跨径斜拉桥索塔锚固方式介绍

索塔锚固区是斜拉桥的关键部位,将拉索的集中力安全平稳地传递到塔柱中。该区域受力状态复杂,是斜拉桥设计施工中的重点和难点。目前常用的索塔锚固方式有环向预应力、钢锚梁和钢锚箱三大类,对三类锚固方式作了详细的介绍,比较分析了各自的优缺点,为相关工程提供参考。     

梅溪河大桥索塔锚固区三节段有限元分析

对在环向预应力单独作用、承载能力索力单独作用、承载能力极限状态和正常使用极限状态下的梅溪河大桥索塔锚固区上部三节段的有限元模型进行了计算与分析。结果表明,实桥模型齿块、预应力筋孔道及角隅等位置存在应力集中;实桥模型在环向预应力单独作用下与索力单独作用下位移方向相反;模型正常使用极限状态均为全截面偏心受压;齿块作为锚固和传力构件,对缓和斜拉索锚固的应力集中程度作用明显。这些结论对于斜拉桥索塔锚固区的设计和施工具有一定的指导意义。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力与参数分析

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁均出现裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据索塔锚固区的变形协调关系,分别对矩形和圆形索塔的斜拉索水平分力在钢锚箱与混凝土塔壁之间的分配比例、外端壁和内侧壁的混凝土应力进行理论分析,理论分析结果与试验结果吻合.对矩形和圆形索塔的水平力分配比例和混凝土应力进行参数影响分析,分析结果表明调整索塔长宽比、塔壁厚度比、钢锚箱拉板面积等能改善塔壁混凝土的受力.对相当规模的内置式钢锚箱圆形和矩形索塔锚固区的结构受力性能进行对比分析,结果表明矩形索塔略优于圆形索塔.建议采取措施改善混凝土外端壁局部受力状况.     

刚性索自锚式悬索桥主缆锚固区局部应力分析

以平顶山建设路立交桥——刚性索自锚式悬索桥为工程实例,分别运用有限元计算程序Midas/Civil和Ansys建立其整体计算模型和边跨主缆锚固区梁段的局部计算模型,对锚固区进行空间局部应力分析,研究其受力状态,得出结论:箱梁绝大部分位置的应力均在规范允许范围内,且主梁压应力储备充足;箱梁主梁梁段切开截面端与顶板交接处的正中心位置顺桥向正应力和最大主拉应力均较大,局部超过规范要求,建议在桥梁设计和施工过程中考虑在边跨顶板中心位置配置压重或顶板纵向预应力钢束,防止箱梁顶板开裂;主缆锚固位置处的最大主压应力较大,锚固位置附近的最大主拉应力超限,需要在锚固位置附近局部加强或改变锚固方式;所有倒角部位在施工时应尽量平顺,避免应力集中。     

无支架施工系杆拱桥临时锚固设计与受力特性分析

采用无支架方式施工系杆拱桥时,施工期间的水平推力依靠施加于拱脚间的临时拉索进行平衡,随着施工过程的进行,水平推力不断发生变化,相应需要不停地调整临时索的索力。依托泰东河大桥作为背景工程,详细介绍了无支架施工临时索设计方法,并建立空间实体分析模型,研究了锚固区的受力特性,结果表明：临时索的施加对锚固横梁受力影响显著,横梁呈现明显的横向弯曲效应,为此提出钢束横向不均匀张拉的施工优化措施；锚固块主拉应力较大值主要出现在临时索锚下区及与系梁交界位置,应布置加强钢筋防止施工过程中开裂,锚固块整体主拉应力较小,满足受力要求。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔钢锚箱空间有限元分析研究

结合国内某连岛工程大跨度斜拉桥,介绍了其索塔钢锚箱的构造特点,同时采用空间有限元方法对其混凝土索塔钢锚箱节段模型进行仿真计算分析以及结构受力分析,指出了索塔锚固区的应力分布特点。结果表明:钢锚箱虽然板件较多,但整体性能好,索力传递流畅,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下,结构的承载力满足设计要求,并具有一定的安全储备。最后给出仿真计算的主要成果,研究结果对于斜拉桥索塔锚固区设计具有一定的参考作用。