大跨径连续刚构桥施工期日照温差效应研究

以贵州新寨河特大桥为工程背景,实测太阳辐射下箱梁截面和空心墩截面的温度场,获得箱梁竖向温差分布拟合曲线及空心墩沿桥梁纵向及横向的温差分布拟合曲线。运用有限元软件Midas/Civil,分析桥梁悬臂施工阶段的日照温差效应,并且实测了箱梁的挠度与应力,结果表明箱梁在悬臂施工阶段因日照温差引起的应力与挠度变化较大。     

小半径曲线刚构箱梁桥日照时变温度场与温度效应

应用太阳物理学理论确定了太阳的实时位置, 结合光线跟踪算法实时选取了结构的时变迎光面, 得到了结构的时变热边界条件; 以永顺—吉首高速公路石家寨立交中的一座小半径曲线刚构箱梁桥为工程背景, 参考当地历史气象数据, 以气温最高的某夏日为例, 在考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热和风速等环境条件下, 实现了小半径曲线刚构箱梁桥三维瞬态日照时变温度场的有限元仿真, 通过热-结构耦合分析得到了小半径曲线刚构箱梁桥的日照时变温度效应。研究结果表明: 在日照时变辐射作用下, 由于小半径曲线刚构箱梁桥翼缘板的遮盖作用, 箱梁腹板受太阳直射的时间不同, 箱梁各断面腹板处最大温差为1.3℃; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板竖向温度梯度变化规律与《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中相似, 顶板上下表面间最大温差为14.3℃, 且箱梁顶板下表面温度变化滞后箱梁顶板上表面约3 h; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板下表面会出现最大为3.13 MPa的横向拉应力, 顶板上表面、腹板外表面也均会出现超过2 MPa的横向拉应力; 小半径曲线刚构箱梁桥梁端与跨中位移变化趋势相反, 初步揭示了日照时变辐射作用下小半径曲线刚构箱梁桥的蛇形运动规律。      

基于实测的混凝土箱梁底板温度梯度研究

温度效应是影响混凝土箱梁桥受力和变形的重要因素。为了探究箱梁底板温度梯度对于结构的影响,对比了国内外桥梁规范中混凝土箱梁竖向温度梯度中底板温度梯度的差异。基于苏通大桥辅桥将近1年的实测温度数据,根据最小二乘法得到实测竖向正、负温度梯度。建立苏通大桥辅桥有限元模型,对实测竖向温度梯度中考虑与不考虑底板温度梯度的温度效应进行分析。结果表明:竖向正温度梯度中不考虑底板温度梯度对于温度应力分析结果是偏于安全的;竖向负温度梯度中不考虑底板则是偏于不安全的,且拉应力的增量不可忽略;建议对竖向正、负温度梯度的分布模式及特征值分开设置,以保证分析结果可靠。     

预应力混凝土小箱梁日照温度效应研究

混凝土箱梁受不均匀温差作用会产生较大的温度应力,故通过实例,分析混凝土预制小箱梁各施工阶段的日照温差作用,研究其温度场分布规律,并比较其与现行规范的差异,其结果可为同类工程的施工提供参考.     

预应力混凝土连续梁日照温度效应研究

结合大跨度预应力混凝土连续梁在施工中线形和应力受日照温度效应影响较大的特点,通过日照温度场测试,得到了箱梁竖向温度梯度的拟合公式,并将拟合公式加载到有限元模型中进行计算,计算的线形与应力变化均与实测值基本一致。研究结果表明:10:00以后标高变化较大,呈现为整体下挠的状态;在下午16:00时,梁体线形下挠值最大,悬臂端部达到12.9mm。在日照温度梯度作用下,梁体顶板应力变化明显,而梁体底板应力变化较小。可为后续施工阶段探究日照温度对梁体线形和应力的影响提供参考。     

体外预应力技术在桥梁加固中的应用

工程概况 某桥梁7×60m预应力钢筋混凝土连续箱梁桥为上、下游直腹式单箱独立的结构形式,桥面总宽为26．4m．梁高为3m等高截面。梁体顶板、腹板、底板纵向束采用12—7c5预应力钢绞线,梁体顶板横向束采用24c5预应力钢丝束．0—3≠≠节段范围采用冷拉IV级c25竖向预应力粗钢筋．梁体混凝土为C50。     

预应力布置对箱梁腹板受力性能的影响研究

预应力混凝土箱梁桥腹板斜裂缝是结构性裂缝,受腹板纵向预应力布置方式和竖向预应力大小的影响。在收集整理国内外已建与在建的预应力混凝土箱梁桥腹板开裂成因的基础上,以两座大跨径预应力混凝土箱梁桥为例,有针对性地从设计方面分析顶板束、腹板下弯束和底板束对腹板主拉应力计算的影响,并提出一些相应预防措施。     

预应力砼箱梁节段张拉锚固面底板纵向裂缝分析与处理

移动支架逐孔现浇施工法具有施工作业标准化、工作周期化的特点而被广泛采用,但箱梁节段张拉锚固面底板常产生纵向裂缝．利用商业有限元软件ANSYS对某桥箱梁节段张拉锚固面底板混凝土及横向钢筋应力进行了分析,找到了底板纵向裂缝产生的原因,分析了后续节段施工对裂缝宽度的影响,并提出了相应的改进措施．本文的结论对移动支架逐孔现浇施工法的设计与施工具有工程参考价值．     

双层混凝土箱梁设计及抗弯承载性能分析

双层混凝土箱梁通过取消横隔板,创造性地同时利用顶、底板作为桥面系来实现双层交通,可以充分发挥主体结构的能力。为研究双层混凝土箱梁的抗弯承载性能,根据其结构特点设计了双层混凝土箱梁模型,采用数值模拟方法对箱梁在跨中四点弯曲集中荷载作用下的受弯过程进行非线性分析,研究结构的破坏模式、荷载-挠度曲线、关键截面上的混凝土及纵筋应力变化等。研究结果表明：双层混凝土箱梁的破坏模式为弯曲破坏,其受弯破坏过程可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、屈服破坏阶段。在跨中荷载作用下,箱梁顶板混凝土呈现出较为明显的剪力滞效应。跨中截面中腹板混凝土纵向应变沿梁高的分布基本呈线性,随着荷载的增加,截面中性轴有向上偏移的趋势。     

混凝土箱梁温度分布及其影响分析

结合某连续箱梁桥悬臂施工控制,进行了箱梁混凝土温度分布的现场观测,观测结果表明,太阳辐射作用下,混凝土箱梁沿高度的温度分布为非线性分布。通过对温度实测数据的分析,提出了公路桥梁混凝土箱梁温差计算建议模式,在此基础上,对混凝土箱梁的温度应力、施工过程中的温度变形进行了分析研究。     

明挖地铁车站混凝土裂缝特征与原因分析

以明挖地铁车站实际施工工程中观测到的混凝土裂缝为依据,介绍了明挖地铁车站中较常见的混凝土裂缝的特征并进行了初步分析。其研究对象包括侧墙竖向裂缝、层板、顶板45°斜裂缝、层板纵向裂缝和层板、顶板、底板横向裂缝。最后总结得出混凝土裂缝出现的原因和施工中需要注意的问题。     

高原高寒地区“上”形钢-混凝土组合梁的竖向温度梯度模式

以青海省海黄大桥为工程背景,建立了考虑气象参数的组合梁温度场有限元分析模型,采用实桥测试数据对模型进行了验证;分析了"上"形组合梁四季竖向温度分布,给出了升温和降温时竖向温度梯度简化模式,研究了太阳辐射强度、气温和风速等气象参数对温差的影响规律,采用极值统计方法给出了50年一遇气象参数代表值下不同沥青混凝土铺装厚度的"上"形组合梁最不利竖向温度梯度模式。研究结果表明:在日照升温和夜间降温过程中,组合梁竖向温度梯度模式不同;升温过程中最大温差出现在14:00,温度梯度模式可简化为"顶部5次抛物线"加"底部折线"的形式,顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大,当铺装厚度分别为0、50、100、150mm时,顶部温差极大值分别为23.8℃、31.7℃、24.1℃、17.4℃,底部温差极大值可取5.1℃;降温过程中最大温差出现在2:00,温度梯度模式可简化为"顶部双折线"与"底部等温段"的形式,顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大,当铺装厚度分别为0、50、100、150mm时,顶部温差极小值分别为-12.2℃、-8.2℃、-5.0℃、-2.9℃,底部温差极小值可取-16.4℃;"上"形组合梁竖向温度梯度受气象参数的影响,温度与太阳日辐射总量和气温基本呈线性关系,而与风速表现出非线性关系;"上"形组合梁升温梯度模式与美国AASHTO规范接近,但顶部温差取值较美国AASHTO规范高1.7℃,降温梯度模式与欧洲规范接近,但底部温差较欧洲规范低8.4℃,故本文给出的温度梯度模式更为不利。     

预应力混凝土箱梁“蒸养”裂纹的成因及预防措施

京承高速滦河特大桥在预应力箱梁冬季“蒸养”过程中,因混凝土内外温差、梁体顶板与底板收缩不一致和养护时降温梯度过大等原因,产生裂纹,采用加强混凝土梁的养护管理、蒸汽养护时适当增加大梁内的抗裂钢筋和严格控制升降温梯度等措施,有效解决了该问题.     

大跨径预应力混凝土连续箱梁桥腹板斜裂缝的成因分析与预防

以湘潭湘江二桥为工程实例,从竖向预应力损失、温差效应、超载效应以及这些因素的不利组合作用等4个方面计算分析了预应力混凝土连续箱梁腹板斜裂缝的成因。在此基础上,结合工程实践,有针对性地提出了此类桥梁在设计与施工2个方面的建议,对于预防控制同类型桥梁箱梁腹板斜裂缝的产生具有一定的工程实际意义。     

陕西地区混凝土无伸缩缝桥梁的温度作用及其区划

为研究混凝土无缝桥温度作用取值的地域差异性，对一整体式无缝桥开展了长期温度测试，基于实测数据验证有限元温度场模拟方法的准确性；调研陕西省及周边省份46个国家基准气象站1993~2015年气象数据，对其中缺失太阳辐射数据的站点进行了补充，并将气象站日值数据分解为逐时数据用于温度场分析；利用气象数据进行了23年长期温度场模拟，并基于新西兰规范温度梯度模式，进一步通过广义帕累托模型计算了有效温度和温度梯度作用具有50年重现期的代表值；采用空间插值方法绘制了温度作用等值线地图，并对等值线地图进行简化得到了温度作用分区地图；考虑不同梁高和铺装厚度参数对温度作用模式进行了修正，并最后给出一个分区地图的应用案例，计算了陕西各分区内整体桥的跨径总长限值。研究结果表明:陕西地区有效温度分区地图分布趋势与《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)基本吻合，但关中和陕南部分地区取值较规范更为不利，而对于温度梯度顶部温差，陕北和陕南的大部分地区均超过规范统一取值14 ℃；在梁高小于1.4 m时，不存在新西兰规范温度梯度模式中的等温段，修正后的温度梯度模式能准确反映不同梁高下的温度分布规律；沥青铺装厚度仅对顶部温差影响较大，不同铺装厚度情况下的顶部温差可按线性插值进行修正；整体桥主梁纵向变形量随桥长线性增长，可在自由伸缩变形的基础上通过过引入纵向伸缩量折减系数进行简化计算；桥长可通过考虑升温时的桥台弯曲破坏和降温时的桩低周疲劳破坏进行控制，根据实际合龙温度计算；在提出的3种温度分区中，最优合龙温度下的理论桥长最大值分别为290、240和220 m。      

转体施工过程中万吨混凝土斜拉桥温度效应分析

绥芬河斜拉桥的施工过程中进行了全候的温度效应观测。根据实测的温度效应数据,从索梁温差、主梁顶底板温差、主塔两侧温差及整体性温差四个方面进行了混凝土斜拉桥的温度效应分析,验证了所采用计算方法的适用性,提出了转体施工万吨斜拉桥回避昼夜温差产生的温度效应的方法。     

连续箱梁预应力施工技术

工程概况 某桥梁结构形式为变高度连续箱梁,单箱单室截面,其中截面中心处梁高3.83～6.4m,箱梁顶板全宽12.2m,箱梁采用斜腹板型式,截面中心箱梁顶板厚42cm,底板厚45～80cm,腹板厚45～80cm,于支承处箱梁顶、底、腹板局部加厚。全桥共设5道横膈板,分别设于中支点、端支点、中跨跨中截面。结合本桥梁箱梁采取预应力张拉工艺,从工程实践情况表明,纵向钢绞线的张拉是控制工期的关键工序,在梁段砼强度达到设计张拉强度后即可进行张拉,横向张拉在挂篮前移就位后进行,竖向粗钢筋的张拉待纵向、横向张拉完成后进行。但纵向与竖向张拉梁段数之差不得大于3节,并且严格按照操作规程对千斤顶、油表进行检测。张拉采用“双控”法进行,即根据“0→10%σk（初张拉）→105%σk（超张拉）→σk”来控制张拉力,以伸长值来校核。对于张拉完成后采取压浆施工也是一个重点环节,现将针对主梁预应力施工中的张拉以及压浆环节来进行深入探讨,为同行借鉴。     

松花江大桥0#块空间应力分析

对预应力混凝土连续箱梁在施工阶段各工况下0#块顶板、底板、腹板和横隔板作了空间应力分析,计算中计入了收缩、温度和时间效应的影响,对不同施工阶段作了对比分析,从而获得施工过程次应力的准确分布规律,为0#块优化设计积累了经验。     

单箱三室连续梁桥在横向温度梯度与汽车偏载下的空间效应分析

宽箱结构连续梁桥的空间力学效应明显.依托顶板宽度达25.4 m的某单箱三室连续梁桥实际工程,探究了单箱三室连续梁桥在横向温度梯度作用与汽车偏载下的空间效应.基于现场实测温度数据拟合得到实测横向温度梯度作用;利用midas/FEA有限元软件建立全桥实体有限元模型,分析横向温度梯度作用效应和汽车偏载效应,并将二者进行荷载效应组合.结果 表明:拟合得到的实测横向温度梯度作用特征值远大于现行规范参考值;当实测横向温度梯度作用效应与汽车偏载效应组合后,单箱三室连续梁桥中跨跨中底板处纵向应力、横向应力不再满足规范中关于作用短期效应组合下A类部分预应力混凝土结构的抗裂性要求.     

钢-混凝土组合梁桥温度作用与效应综述

为深化对钢-混凝土组合梁桥温度作用与效应的认识, 从施工阶段水化热温度作用与效应计算, 运营阶段温度作用模式与取值, 以及温度效应计算方法等方面, 综述了国内外研究现状, 探讨了后续的研究重点和方向。研究结果表明: 现浇组合梁桥施工阶段水化热温度作用是桥面板早期开裂的重要原因, 准确计算组合梁水化热温度效应的关键在于选取更为准确适用的水化热模型和考虑温度变化对混凝土硬化过程中弹性模量、抗拉强度以及剪力钉连接刚度发展的影响; 运营环境下组合梁桥主要考虑均匀温度、正负温度梯度等3种温度作用模式, 由于不同国家气候环境的差异及研究历程的不同, 各国规范关于组合梁桥温度作用模式和取值的规定尚不统一, 温度梯度作用的取值并非基于统计分析方法得到, 在取值时亦未充分利用已有历史气象数据资源; 组合梁桥温度效应的计算多基于有限元数值模拟展开, 求解组合梁温度效应的解析计算方法也逐渐准确化, 钢-混界面关系已从不考虑界面滑移发展到考虑界面滑移, 温度分布模式从简单的钢-混均匀温差发展到钢与混凝土任意温度分布, 但还应加强建立任意边界组合梁温度效应求解的理论模型; 组合梁桥温度问题研究的未来发展方向应集中在开展基于效应分类的组合梁温度作用模式研究, 从机理上加强对组合梁温度自生效应和次生效应的认识, 加强组合梁桥长期温度实测, 基于统计分析确定组合梁温度作用代表值; 同时充分利用中国各地区气象部门历史气象数据, 开展组合梁温度作用地域差异性取值研究。