截面不均匀收缩对T梁腹板受力性能影响分析

T形梁桥腹板竖向裂缝是该类桥梁的典型病害之一,混凝土梁体不均匀收缩是引起裂缝产生的因素之一.为准确分析T梁截面内不均匀收缩效应,探索不均匀收缩效应对T梁腹板受力性能的影响,取不同影响因素对T梁进行了分析.该文以梁体各部位构件理论厚度(比表面积)及GL2000收缩预测模型为基础,引入桥面铺装和普通钢筋对截面不均匀收缩效应的影响,通过ADINA有限元软件建立计算模型,以等效温度法对截面不均匀收缩效应进行了数值计算.根据计算可知:由于T梁各部位体表比不同,导致T梁截面产生不均匀收缩应力,腹板较薄,呈受拉状态,而翼缘板与马蹄呈受压状态;桥面铺装和普通钢筋对截面不均匀收缩效应有显著影响,该效应使T梁腹板内产生可观的拉应力,对T梁腹板开裂有重要的影响.     

混凝土水化过程中箱梁温度场及其效应的测试与分析

为了确定福建东南沿海山区高墩大跨桥梁的箱梁温度场，对后亭溪大桥PC箱梁水化热阶段和日照温度分布及其应变进行了连续观测，研究了混凝土浇筑前后箱梁温度场及其效应的时变规律。结果表明：箱梁腹板中部混凝土的最高温度和最大温差明显高于顶板和底板内的混凝土，但单箱双室的中腹板的最高温度和最大温差明显小于两侧腹板；混凝土浇筑后温升较快，顶板、底板和腹板混凝土分别在浇筑后约16～17 h和22～26 h达到最高温度，浇筑混凝土后约120 h,顶板温度已经逐渐下降至外界大气温度附近，而底板和腹板则需要更长时间；由于混凝土凝结硬化过程中水化热和收缩的影响产生的温度效应，混凝土浇筑后大约20～24 h混凝土拉应变达到最大，最大拉应变达到100με,虽然从尺度上有别于大体积混凝土，但考虑混凝土受拉性能较差，应考虑其产生温度裂缝的可能性，应注意采取措施控制温差。     

寒潮作用对混凝土T梁的影响

T形梁桥腹板裂缝是该类桥梁的典型病害,其中温度荷载作用是混凝土开裂的重要因素之一。气温骤降对混凝土结构受力状态有显著的影响。本文通过大型有限元分析软件ADINA建立热-结构有限元分析模型,考虑不同降温速率、不同环境风速、不同降温量因素,对T梁温度场及应力分布的影响。研究表明,降温速率及环境风速对结构影响较小,环境降温量对结构影响较大;由环境气温降低,使T梁跨中区域腹板产生相当的拉应力,增大了T梁腹板竖向开裂的风险。     

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。     

水化热和徐变收缩对V形墩系梁应力的影响

针对一种带系梁的混凝土V形墩施工前期温度应力可能导致系梁开裂的的问题,采用空间有限元的分析方法,分别建立系梁分次浇筑及一次浇筑数值模型,根据施工步骤及主要工况分析V形墩系梁温度场及应力场的变化规律,研究徐变收缩与温度耦合作用的效应。研究表明,两种施工方案中,温度及应力仅在合龙段区域差异较大,分次浇筑时,两侧已浇筑的混凝土限制了合龙段的变形,合龙段的拉应力明显增长;徐变收缩与水化热的温度效应是相互影响的,浇筑早期的徐变收缩作用在可以降低水化热产生的拉应力,且温度越高其作用越明显;分次浇筑可减少后期收缩作用在系梁中产生的拉应力。     

基于高温沥青摊铺温度场的钢筋混凝土连续箱梁桥有限元研究

沥青混凝土铺装桥面产生的高温会在箱梁内引起温差分布,导致温度变形,从而产生温度应力。目前,我国规范未对高温沥青摊铺引起的桥梁结构的温度场分布作出规定,故由其引起的温度应力在设计中尚未考虑。本文在借鉴国内外箱梁温度应力理论与方法的基础上,利用了ANSYS软件建立预应力钢筋混凝土连续梁桥三维实体模型,分别计算日照温度场、高温沥青摊铺温度场和设计活荷载下桥梁的应力状态。通过对比分析,研究了在实桥模型下,日照温度场和高温沥青摊铺温度场所引起的桥梁应力异同。     

混凝土Π型梁的水化热温度场研究

高强混凝土在大体积混凝土中应用时会产生大量的水化热,在混凝土中心位置形成一个高温带导致内外温差较大,从而使混凝土产生裂缝,因此研究在施工期的水化热温度场具有重要意义。以江西鄱阳湖大桥为工程背景,现场测试了П型主梁浇筑过程中的大量温度数据,通过分析得到了П型梁顶板混凝土对外界气温敏感,水化热对其影响较小;梁肋大体积混凝土在施工期由于水泥水化作用,不仅会在结构内部产生较高的温度,而且容易使混凝土表面与中心产生较大的温差,导致混凝土产生裂缝。因此,施工时应采取相应的温控措施,减小混凝土的水化热。     

混凝土II型梁的水化热温度场研究

高强混凝土在大体积混凝土中应用时会产生大量的水化热,在混凝土中心位置形成一个高温带导致内外温差较大,从而使混凝土产生裂缝,因此研究在施工期的水化热温度场具有重要意义.以江西鄱阳湖大桥为工程背景,现场测试了Π型主梁浇筑过程中的大量温度数据,通过分析得到了Π型梁顶板混凝土对外界气温敏感,水化热对其影响较小;梁肋大体积混凝土在施工期由于水泥水化作用,不仅会在结构内部产生较高的温度,而且容易使混凝土表面与中心产生较大的温差,导致混凝土产生裂缝.因此,施工时应采取相应的温控措施,减小混凝土的水化热.     

高温沥青摊铺时钢-混叠合梁桥温度场有限元分析

中国规范尚未对桥梁结构在高温沥青摊铺时的温度场做出规定,由其引起的温度应力也尚未考虑。该文以柳州市某钢-混叠合简支梁桥为例,利用大型有限元软件Ansys建立横向平面模型,进行了高温沥青摊铺时的瞬态热分析,拟合了高温沥青摊铺作用下叠合梁竖向最大温差计算公式,并与中国规范关于日照温度作用下竖向温度梯度进行对比。结果表明:高温沥青摊铺温度场降温在前2h最快,实际工程中可适当洒水加快降温;组合截面竖向温差最大达到70.47℃,最不利温差曲线服从指数分布;高温沥青摊铺下钢-混叠合梁竖向最不利温度梯度大于日照温度场引起的温度梯度,在以后的设计中应当引起重视。     

S形曲线钢箱梁斜拉桥沥青混凝土摊铺温度效应分析

大连滨海大道西延伸线张柏2号高架桥主桥为(50+96+192+70)m S形曲线钢箱梁斜拉桥,桥面铺装层采用热浇注式沥青混凝土摊铺方法施工,摊铺过程中出现了结构位移和应力较大等异常情况。为了解异常情况产生的原因,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型(钢箱梁采用壳单元模拟),分析摊铺过程中温度引起的桥塔纵、横向位移,以及主梁纵向、竖向位移和纵向应力。结果表明:摊铺温度导致结构产生较大的位移和应力,主梁和桥塔纵向位移均达22.8 cm,主梁最大竖向位移为25.9 cm,钢箱梁最大拉应力为143 MPa;摊铺过程中,结构纵、横向均存在较大的位移差和应力差,导致变形不协调和局部应力过大;结构位移、应力的计算值与实测值基本一致。该类桥梁施工时应调整摊铺工艺,降低摊铺温度效应。     

沥青高温摊铺时钢筋混凝土箱梁的温度分布试验

对沥青高温摊铺给钢筋混凝土箱梁造成的影响及其引起的截面温差分布规律进行了研究。在建设中的钢筋混凝土连续梁桥箱梁腹板内预先埋设了温度传感器,在沥青摊铺施工作业时对测点温度进行了实时跟踪观测,采集了大量的温度数据,分析了沥青摊铺引起的箱梁内测点温度分布状况,并对测试断面的温差分布规律进行了总结,拟合了测试桥梁的沥青摊铺温差分布曲线。结果表明:沥青高温摊铺的影响深度在50 cm以内,且温度梯度值较大,对结构会造成不利影响。     

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。     

沥青混凝土高温摊铺下钢梁支座体系温度效应

沥青混凝土高温摊铺所引起的钢桥正交异性板结构温度效应备受关注,为研究高温摊铺引发的钢梁支座体系温度效应,依托九江长江大桥的公路桥加固改造工程,采用生死单元法模拟了钢桥面沥青混凝土动态摊铺施工过程,建立了密支座钢梁摊铺温度场模型,结合现场温度监测数据确立了高温摊铺下钢梁节段的温度场时空分布规律,在此基础上,仿真模拟了不同工况下钢梁支座体系的力学响应,并剖析了高温摊铺下支座体系温度效应的影响因素。研究结果表明:沥青混凝土高温摊铺下钢桥面板的温度先急剧上升,摊铺完成约12 min后逐渐下降直至稳定,夏季热拌环氧沥青混凝土(摊铺温度为185℃)摊铺下钢桥面板的最高温度达到96.1℃,钢梁节段的竖向最大温差达到55℃;高温摊铺会导致钢梁支座体系产生较大的支反力,摊铺宽度增大,支反力显著提高,当摊铺宽度超过5 m时,支座最大竖向拉力将超出其承载能力,当摊铺宽度超过8 m时,最大横向支反力将超出支座承载能力;对于纵向有连续固定支座的钢梁节段,纵向连续固定支座数目对竖向支反力和横向支反力的影响较小,但高温摊铺时会产生远超支座承载能力的纵向支反力,支座结构存在安全隐患。研究可为类似钢梁支座体系的沥青混凝土摊铺施工方案设计和支座处置提供理论支撑。     

新旧混凝土梁横向拼接的收缩徐变效应

为分析混凝土收缩徐变对新旧桥梁拼接的影响,在不考虑梁自重的情况下,采用弹性力学求解法分析了新旧梁横向拼接后新梁的收缩徐变效应,推导了拼接后新梁上的纵向拉应力及拼接处的剪力计算公式。以钢筋混凝土简支T型梁桥的拼接为例,比较了新梁在不同混凝土龄期时与旧梁拼接所产生的纵向拉应力和剪应力,同时还对比了不同环境年平均相对湿度对新梁上纵向拉应力和剪应力的影响。计算结果表明:拼接时新梁混凝土龄期和不同环境年平均相对湿度对拼接结构的受力影响较大,新旧梁拼接设计时须采取相应措施以减少混凝土收缩。     

钢桥面板在高温混合料摊铺时温度效应参数分析

为探究施工工艺参数对高温浇筑过程中钢桥面板温度效应的影响，基于瞬态温度场传热理论和热力学边界条件假设，采用生死单元法建立钢桥面板在浇筑式高温沥青混合料摊铺过程中的时空温度场、应力场、变形场模型，研究工艺参数变化对钢桥面板温度效应的影响。研究结果表明：摊铺区顶板在距离摊铺开始35 min达到峰值温度92℃,温度效应影响大约是左右宽度1 m范围；单次摊铺宽度和摊铺速度分别对钢桥面板纵向最大拉、压应力影响显著，峰值应力分别为79.36 MPa和-136.07 MPa,摊铺温度主要影响摊铺区顶板纵向压应力和横隔板横向拉应力；钢箱梁变形主要受单次摊铺宽度的影响，单次摊铺宽度7.5 m, 24 m节段钢箱梁上拱2.12 cm,纵向最大伸长量为1.72 cm。因此，可通过适当减小单次摊铺宽度、降低摊铺温度和增大摊铺速度方式降低温度效应的影响。     

截面收缩徐变非一致性分布与T梁桥腹板竖向开裂的时变相关性

在钢筋混凝土或预应力混凝土T梁桥的腹板竖向裂缝中,有一些并非在施工时出现,而是在长达1-2 a后才逐渐出现。为解释这些T梁桥腹板竖向裂缝形成过程中具有时间依赖性的现象,研究了截面收缩、徐变不一致分布与T梁竖向开裂的相关性。根据T梁截面的特点,考虑结构截面不同部位实际的配筋与理论厚度对收缩、徐变的不同影响。根据轴力等效转换及截面钢筋和混凝土变形协调的原则,推导了钢筋对收缩、徐变应变影响的理论系数,采用截面分层的方法考虑截面理论厚度沿梁高的变化,最后依据截面应变的平截面假定,推导了T梁截面收缩、徐变非一致分布效应导致的截面收缩、徐变自应力及其随时间变化的分层计算方法。实桥参数计算结果表明,T梁梁体纤薄,其顶板、腹板和马蹄的配筋和理论厚度存在较大差异,收缩、徐变在截面上容易形成不同步或差异较大的不一致分布情况。T梁截面收缩、徐变非一致分布是导致腹板竖向裂缝具有时间依赖性的重要因素,利用本文方法得到的竖向裂缝在时间轴上的形成过程与实际桥梁的裂缝出现的时间和位置情况基本吻合,验证了本文方法的有效性,为结构设计中考虑此因素提供了理论工具。     

T梁桥拓宽梁高及混凝土强度对收缩徐变效应影响研究

研究山区公路钢筋混凝土T梁桥拓宽时混凝土梁的收缩徐变效应,采用解析法分析新、旧T梁拼接后由于新梁收缩徐变产生的应力和挠度,推导拼接后新、旧T梁收缩徐变影响的解析法公式。以20 m跨径T梁为例,采用MATLAB软件编制分析程序,分析由收缩徐变效应引起的新、旧T梁的挠度和应力,比较新T梁的梁高和混凝土强度对新、旧T梁挠度和应力的影响。分析结果表明,在混凝土收缩徐变作用下,新T梁的梁高可能会引起旧T梁腹板底缘开裂,新T梁的高度及混凝土强度对新、旧T梁的受力影响均较大。     

连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析

针对可能造成某预应力混凝土连续刚构箱梁桥腹板斜裂缝的几种主要因素进行了敏感性分析,同时对平面杆系计算时无法考虑的箱梁横向受力的不利影响,采用MidasFEA进行了空间受力分析.分析指出纵向、竖向预应力有效性的降低及活载超载是造成腹板斜裂缝的主要原因之一;在计算腹板主拉应力时考虑箱梁横向受力引起的竖向拉应力的叠加效应会使腹板内侧某些区域的竖向压应力完全被抵消,进而导致腹板出现斜裂缝;同时指出箱梁内外温差变化,是产生竖向拉应力的主要因素.     

飞云江五桥浇注式钢桥面铺装温度场监测及温度效应分析

飞云江五桥为五跨连续钢桁系杆拱桥,采用浇注式沥青混凝土桥面铺装,为分析浇注式沥青混凝土摊铺过程对钢桥面系及桁架系的影响,进行了桥面板温度场实时测试,得到了随摊铺进程的桥面板升温规律和温度场分布特点。在此基础上,拟合得到了摊铺时沿桥纵向和横断面温度场曲线,并通过建立的有限元模型,计算分析了钢桥面系及桁架系的温度效应,评估了本次摊铺对钢桥结构的应力影响,可为同类钢桥面浇注式沥青混凝土摊铺安全性分析提供参考。     

铺装层厚度对钢-混叠合梁桥温度效应影响方析

以某三跨连续钢-混叠合梁桥为工程背景,应用有限元软件ANSYS计算分析中、美竖向温度规范下铺装层厚度对主体结构温度效应的影响及中国规范中铺装层的受力情况。结果表明,两国规范中正温度梯度下结构的拉应力最大值均出现在工字梁,且在正、负温度梯度转变时拉应力比压应力变化明显;砼桥面板除在美国规范负温度梯度作用下拉应力不超过C50容许强度外,其他均大于自身设计抗拉强度;中国规范下铺装层温度效应产生的拉、压应力最大值均小于其容许强度;结构各部位温度产生的效应差距较大。