某特大桥加固大吨位端部锚固块有限元分析

以广州市东圃某特大桥的检测与加固设计为背景,通过对体外预应力加固中的大吨位端部锚固块进行有限元分析,给出了端部锚固块在新增混凝土前后的纵向应力、横向应力和竖向应力,并对这些应力计算结果进行分析,结果表明端部锚固块在新增混凝土后的加固效果非常明显,但仍存在一些不足之处,并就此提出一些局部加强建议。最后根据有限元分析结果,利用拉-压杆模型进行了锚固区的配筋计算。     

体外预应力箱梁桥转向块配筋设计分析

文章对重庆某体外预应力箱梁桥转向块利用拉压杆模型法进行配筋设计.根据体外预应力箱梁桥转向块的主应力矢量图和主应力云图确定转向块设计的B区和D区,然后运用"弹性应力法"和"拓扑优化法"相结合的方法建立了转向块D区设计的拉压杆模型.再由平衡条件算出拉杆和压杆内力,根据美国ACI-318-05结构设计规范的有关设计公式、规定进行转向块D区的配筋设计和压杆承载力检验.最后,给出了体外预应力箱梁桥转向块相应的配筋设计建议.     

某连续箱梁桥体外预应力门槛梁锚固块设计研究

为给体外预应力门槛梁锚固块设计提供参考,以某4×30m预应力连续箱梁桥加固项目为背景,对该类锚固块配筋以及锚后构造措施进行设计研究。考虑该桥构造特点及其它受限因素,设计高660mm、长2 500mm的门槛梁锚固块,结合美国ACI 318规范,运用摩擦抗剪理论及《公路桥梁加固设计规范》进行锚固块配筋;在配筋设计基础上对锚后增加矩形加强块,利用有限元法分析矩形加强块尺寸对锚后箱梁受力的影响,以优化矩形加强块的尺寸。研究结果表明:该锚固块配筋保证了锚固块受力满足要求,但体外预应力对锚后箱梁产生较大的拉应力;确定采用高150mm、长500mm的矩形加强块,可减小体外预应力产生的45.5%的拉应力。实践表明,桥梁体外预应力张拉后,锚固块与原箱梁并未发现裂缝,锚固块的配筋与锚后构造措施是合理的。     

大跨连续箱梁桥竖向预应力筋的优化设计

设置竖向预应力钢筋是提高大跨预应力混凝土箱梁桥腹板抗裂性的有效手段。在常规方法基础上,提出一种新型竖向预应力钢筋的布置方式。通过调整预应力钢筋的倾斜角度,改善箱梁腹板受力状态,提高主拉应力方向的压应力储备。通过参数敏感性分析,优化钢筋倾角的合理取值范围。采用本文方法对某桥竖向预应力钢筋进行了优化布置,在预应力钢筋数量增加不多的情况下,主压应力储备明显提高。     

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.     

索塔锚固区拓扑优化拉压杆模型及预应力构造分析

针对混凝土索塔锚固区承载力准确计算及预应力设计难题,提出拓扑优化拉压杆模型,以龙川枫树坝大桥为背景,采用变密度拓扑优化法构建索塔锚固区拉压杆模型,分析索塔锚固区压杆和节点的承载力、计算环向预应力需求数量,建立索塔锚固区节段有限元模型进行预应力构造优化分析,确定预应力沿高度方向布置方式、预应力盲区设计及预应力配置数量,并对优化后的模型进行应力验算。结果表明:分散布束较集中布束产生的锚固区主拉应力更小;在导管处预应力盲区增加短束可均匀提高塔侧壁的预压应力;受材料泊松效应影响,索塔锚固区预应力钢筋必须适量配置;按提出的拉压杆模型及构造优化方式布置预应力钢束可较好满足索塔锚固区受力要求。     

波形钢腹板特大桥体外预应力设计及应用研究

为给特大跨波形钢腹板组合箱梁桥体外预应力设计提供参考,以港珠澳珠海连接线工程前山河特大桥为背景,介绍体外预应力体系的布设、转向与锚固装置的设计细节、体外束保护与减振装置的构造及减振机理。采用有限元软件,建立体外预应力钢束转向块、锚固端节段及运营阶段全桥有限元数值模型,分析转向块及锚固端的局部应力,研究施加体外预应力后运营阶段结构受力情况,比较不同体外预应力张拉工序对成桥状态结构挠度、应力、弯矩等力学性能的影响。结果表明:转向块及锚固端节段满足结构局部应力安全要求;运营阶段结构挠度、混凝土主梁及波形钢腹板应力均满足设计规范要求,结构安全可靠;"全桥合龙后先张拉中跨,后对称张拉边跨"的体外束张拉方案为最优方案。     

体外预应力箱梁桥转向块配筋设计分析

文章以西河大桥加固工程为背景,探讨了体外预应力箱梁桥转向块的设计工作,通过对西河大桥的参数分析,获悉主应力对应的矢量图等信息,从而完成转向块B、D区设计,综合弹性应力法等知识确定了D区块对应的拉压杆模型,并基于平衡条件进一步得出具体的拉杆与压杆内力,在完成配筋设计后随即对压杆展开承载力测验,最后简要提出了相关设计建议,值得相关工作者参考。     

PC箱梁竖向预应力张拉锚固阶段应力损失研究

为了分析PC箱梁张拉锚固阶段的竖向预应力损失,以2座实桥为例,进行了箱梁竖向预应力损失测试,对这2座桥梁竖向预应力损失进行有限元和解析法的求解,在此基础上与实测数据进行了对比;结合实例桥竖向预应力损失试验的现场经验,分析了造成张拉锚固阶段竖向预应力损失的多种因素及其影响程度。结果表明,锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失是张拉锚固阶段主要应力损失;预应力损失与施工质量有着密切关系,且在施工质量得到保证的条件下,实施二次张拉对控制锚固损失是非常有效的。     

福州淮安闽江大桥索塔锚固区设计与分析

斜拉桥索塔锚固区受力复杂,对全桥结构安全具有重大影响。结合斜拉桥混凝土桥塔工程实例,介绍了主塔锚固区的设计思路,采用有限元软件建立实体模型研究锚固区应力分布情况和受力特性。结果表明:设置环向预应力对主塔锚固区侧壁受力改善显著,锚固齿块应力集中明显,应适当加大齿块尺寸,加强锚下配筋和横向钢筋配置。     

基于非线性有限元分析的新型锚固块设计

锚固块是体外预应力桥梁的关键构造之一.目前采用的锚固块都是由钢筋混凝土构成,其体积和自重较大,受力较复杂,一定程度上约束了体外预应力在桥梁上的应用.借鉴钢锚箱在斜拉桥索塔上应用的成功经验,采用理论计算和非线性有限元分析相结合的方法对体外预应力混凝土桥梁的钢锚箱进行设计和计算.结果表明,钢锚箱可用于体外预应力混凝土桥梁,其自重只有混凝土锚固块的50％,该结果可为体外预应力桥梁钢锚箱设计提供参考.     

拉压杆模型在预应力连续梁桥局部分析中的应用

在预应力深梁拉压杆模型的基础上,根据结构局部分析原理,研究提出了预应力连续梁局部等效转化成预应力深梁的局部拉压杆模型分析方法。利用此方法对某预应力连续梁桥局部梁段建立拉压杆模型,验算配筋和强度。结果表明:利用文中提出的方法建立拉压杆模型用于预应力连续梁桥局部分析是合理有效的。     

钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景,介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍,具有足够的安全储备。     

石板坡长江大桥钢混结合段局部应力分析

结合石板坡长江大桥的设计及施工特点,运用大型有限元软件ANSYS建立了石板坡大桥钢混结合段结构分析的空间有限元模型,钢箱梁用shell63壳单元模拟,混凝土箱梁用solid95实体单元模拟,预应力钢绞线用link8单元模拟,并采用约束方程模拟预应力筋和混凝土间的粘结作用.根据运营过程中的最不利荷载工况,分析了钢混结合段在4种工况下的应力状态,检验了设计的安全性与合理性.结果表明,除钢箱梁锚垫板下预应力管道支承钢板以及与混凝土箱梁结合面折角处存在应力集中现象、部分拉应力超出混凝土的抗拉强度外,结构总体受力合理,内部应力满足设计要求;鉴于钢混结合段的构造与受力都很复杂,建议在此部分的混凝土箱梁采用钢纤维混凝土作为加强措施.     

体外预应力碳纤维板加固技术研究

以义乌市某典型三跨预应力混凝土连续箱梁桥为研究背景,根据桥梁病害情况提出了体外预应力碳纤维板加固方案并针对加固要点进行分析,从施工监控的角度评判了体外预应力碳纤维板加固的效果。结果表明,体外预应力碳纤维板加固可以较好地改善桥梁结构的线形和受力状况,提升桥梁的安全冗余度,能满足加固设计的要求。     

钢与预应力混凝土后结合法组合梁的受力特性研究

为了明确大跨度后结合预应力组合梁桥的受力性能,以一主跨70 m的预应力组合梁桥为例,采用空间有限元模型详细模拟了组合梁的施工过程,计算从施工到成桥初期及长期运营情况下组合梁的受力情况。计算结果表明：中支点钢梁上翼缘和底板在施工阶段的最大应力分别为118 MPa和-133 MPa,后结合法和顶升/回落法在中支点混凝土桥面板内产生7.33～10.33 MPa的预压应力储备;中支点钢梁上翼缘和底板在短期运营阶段的最大应力分别增长了22 MPa和13 MPa,而中支点混凝土桥面板在曲线外侧的边缘只剩下3.33 MPa的预压应力储备,满足全预应力状态的要求;在第10年的长期运营阶段,中支点钢梁上翼缘和主跨跨中钢底板的最大拉应力分别减少17%和35%,中支点钢底板和主跨跨中钢梁上翼缘的最大压应力分别增加10%和42%。收缩徐变在长期运营阶段降低负弯矩区混凝土桥面板的预压应力储备,负弯矩区混凝土桥面板在运营第2年由全预应力构件变成A类部分预应力构件,在运营第13年变成B类部分预应力构件。     

六沾铁路宣天特大桥主桥设计

六沾铁路宣天特大桥主桥为钢管混凝土拱加劲三跨连续梁桥,主跨为100 m。主梁为双纵梁的"П"形双向(局部三向)预应力混凝土结构,钢管混凝土加劲拱圈由2条相互平行的拱肋及横向联结系构成,拱肋为变高度钢管混凝土桁架,拱圈平联采用"ж"形空心钢管桁架,吊杆采用钢绞线体系。计算主梁应力、挠度、自振特性及钢管混凝土的钢管及混凝土应力;经试算,吊杆预张力、安全系数均满足要求。根据有限元分析结果,对拱-梁结合部进行设计改进:主梁上翼缘增加4束纵向短束;加强纵梁上翼缘普通钢筋布置;优化竖、横向预应力根数和布置。采取先梁后拱满堂膺架的施工方案。     

波折钢腹板组合箱梁预应力体系研究

通过采用混合单元建立波折钢腹板预应力混凝土组合简支箱梁空间有限元计算模型,研究体内外混合配索结构的预应力参数,包括体内外索比例分配、张拉应力、锚固点位置以及转向装置的间距等对力学性能的影响。分析结果表明,跨中转向点之间各截面的正应力只与张拉力有关;而锚固点至转向点区域各截面的正应力随预应力参数变化,建议采用合理比例的体内外索混合配筋形式,张拉应力不宜小于标准抗拉强度的60%。为该新型结构体内外混合预应力设计提供参考。     

虎门二桥坭洲水道桥索塔结构设计及受力分析

广东虎门二桥坭洲水道桥为主跨1688m 双塔非对称式两跨连续钢箱梁悬索桥,为世界上最大跨径的钢箱梁悬索桥,索塔采用门式钢筋混凝土结构,塔高260m,由下塔柱、下横梁、中塔柱、中横梁、上塔柱、上横梁组成。介绍了该桥索塔的设计思路和构造特点,并采用 MIDAS CIVIL 2012专业桥梁分析软件建立全桥三维空间杆系有限元模型,对索塔结构进行计算,结果表明塔柱及横梁的应力、强度均满足规范要求。     

公路PC箱梁腹板裂缝成因与混凝土应力限值研究

针对公路预应力混凝土连续梁、连续刚构桥箱梁腹板的裂缝问题,从设计、施工等方面进行成因分析。对其腹板应力进行空间有限元分析,在研究腹板二向应力状态及其强度准则,对国内外相应设计规范进行比较分析的基础上,指出我国现行《公路桥涵设计规范》关于预应力构件混凝土应力限值表达式存在的缺陷,提出公路桥PC箱梁混凝土的推荐应力限值条件。