大跨PC梁桥张拉临时体外束降低后期徐变下挠分析

主跨跨中持续下挠是大跨PC梁桥一大病害,至今都无法有效解决。而徐变是造成梁体下挠的主要原因,因此提出在悬臂施工阶段张拉临时体外束来加快徐变发展,从而减少桥梁运营后由混凝土徐变产生的下挠。以红岩溪特大桥为依托工程,并考虑4种临时体外束方案,通过有限元分析了各方案对梁体受力及变形的影响,同时分析了临时体外束对预应力的影响。结果表明在施工阶段使用临时底板体外束后,能显著降低成桥后负弯矩区结构转角及主跨跨中下挠,同时还能有效提高跨中截面抗裂性能。     

大跨PC梁桥纵向预应力张拉流程优化措施分析

主跨跨中底板开裂及持续下挠是大跨PC梁桥两大病害,目前还没有有效的解决办法。依托实际工程为湖南龙永高速红岩溪特大桥,为了能够减小成桥之后跨中位置的长期下挠变形和增强跨中截面抗裂性能,通过改变张拉预应力的顺序,提出推迟张拉部分顶板束至成桥后张拉的新流程,并建立有限元模型模拟分析了新张拉流程对梁体受力、变形及预应力的影响,同时还对比了不同补张时间及推迟束数量对结构变形的影响。分析结果表明新张拉流程能显著减小成桥后主跨跨中长期下挠,同时还能有效提高主跨跨中截面抗裂性能。     

大跨径PC连续刚构桥长期下挠影响因素分析

以栗子坪大桥——大跨径预应力混凝土连续刚构桥为工程实例,采用有限元程序Midas/Civil对其进行施工过程和运营阶段仿真计算,分析混凝土超方、预应力损失、混凝土收缩徐变、刚度损失等因素对大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨中长期挠度的影响。计算结果表明:混凝土超方和桥面铺装施工误差导致的自重增加均可引起桥梁跨中长期挠度增加,后者超重使桥梁跨中长期挠度增加更大;预应力损失对桥梁跨中长期下挠影响非常显著,其中顶板束预应力损失影响最大,其次是腹板束,底板束影响最小;桥梁跨中长期挠度与终极徐变系数、环境相对湿度的变化有很大关系;梁体刚度降低使桥梁跨中长期挠度增加较多,且早期刚度的降低对桥梁跨中挠度增加影响较大。     

体外配置CFRP预应力筋混凝土箱梁受力性能试验研究

制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。     

体外预应力高强混凝土薄壁箱梁试验研究

进行了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁从预应力钢绞线张拉到承载力极限破坏这一全过程的试验研究,研究了体外预应力损失及应力增量、跨中截面应力—应变分布以及跨中挠度和抗裂性能等问题。研究结果表明:体外预应力高强混凝土薄壁箱梁预应力损失实测值与现行规范计算值基本吻合,探讨了其截面受压翼缘有效分布宽度和体外预应力筋应力增量的变化规律,初步揭示了体外预应力高强混凝土薄壁箱梁在混凝土开裂前和受拉非预应力钢筋屈服后混凝土受压翼缘存在不同的剪力滞效应,并提出了相应状态下的受压翼缘有效分布宽度系数。     

大跨度PC连续刚构桥预应力损失影响及后期备用束应用

采用midas/civil对某大跨径PC连续刚构桥进行有限元分析,比较各钢束在不同预应力损失下及张拉备用束后对桥梁结构应力和变形的影响。研究表明:预应力损失越大,中跨跨中相对挠度越大;随着预应力的损失,跨中下缘正压应力逐渐减小。顶板、底板钢束预应力的损失对桥梁中跨跨中挠度和下缘正应力影响较大。张拉备用束对改善桥梁长期下挠病害较为有效,且原预应力损失的程度不影响张拉备用束对桥梁挠度及应力的改善作用。     

某地铁桥梁箱梁下挠及开裂检测评估处治技术

某地铁高架桥为65 m+120 m+65 m预应力混凝土变截面连续梁桥,建成后运营不久发现主梁产生较大的竖向下挠,并且主梁跨中底板出现较多延伸至腹板的横向裂缝。为了解主梁下挠和裂缝产生的原因以及目前桥梁的技术状况,对该桥梁进行了专项检测,并采用有限元软件进行结构验算。检测及验算结果表明：该桥梁体下挠和开裂的主要原因主要是梁体跨中预应力的损失,特别是底板束预应力损失过大或张拉不足而导致的梁体抗弯承载力不足。根据检测评估结果主要采用了体外预应力钢束进行维修补强。维修处治后的荷载试验表明,桥梁强度、刚度及动力性能均满足规范要求,桥梁加固处治效果良好。     

大跨径混凝土梁桥设计新思路

以大跨径预应力混凝土梁桥存在开裂、下挠过大等病害为对象,研究病害的主要成因和对策,试图探讨解决这些问题的设计新思路,即引入斜拉桥施工监控原理,对影响其应力、位移的主要因素,即自重、预应力摩阻损失、混凝土收缩徐变等进行施工和使用阶段的监控,并根据参数识别在施工阶段对预应力束进行股数调整,在使用阶段利用体内和体外备用束视监控情况进行内力调整,从而提高梁体的抗裂性能,达到有效预防混凝土梁桥常见的梁体开裂、跨中下挠过大等病害,文中对珠江大桥的设计做了简单介绍。     

全体外预应力节段预制拼装连续梁桥承载能力足尺模型试验

芜湖长江公路二桥引桥首次采用了全体外预应力节段预制拼装连续梁桥,这一新型结构可采用工厂化预制,机械化安装,适应工业化建造,可显著提高建造效率,有效控制工程质量。为了对这种结构的受力性能进行全面研究,开展了全体外预应力节段拼装连续梁桥足尺模型试验。试验以背景工程5×40 m结构为原型,采用"1跨+1/3跨"的试验梁设计方案模拟连续梁特性。开展了施工全过程的同步测试,对梁体变形、结构应力和体外束应力变化进行了测试分析,并针对节段拼装连续梁的跨中断面开展了极限承载性能测试,分析了试验梁在极限破坏过程中变形、裂缝发展、体外束应力增量、主梁应力应变等结构响应。结果表明：采用"1跨+1/3跨"的设计方案能较好地反映连续梁的结构性能;施工过程中节段梁处于较好的弹性状态,跨内断面的纵向应力分布与体内束箱梁有很大区别,跨中断面纵向应力分布更为均匀;极限加载过程中,裂缝首先在弯矩最大断面附近接缝处出现,并形成一条主裂缝,沿着接缝逐渐向顶板发展,截面的受压区高度不断减小,结构的变形、顶板混凝土的压应力和体外束的应力也随之增大,最终因顶板混凝土压溃而丧失承载能力,试验梁实测承载能力为其设计承载能力的1.21倍;在极限加载过程中,体外预应力的最大增量为298 MPa。该新型结构的承载能力破坏过程为一个缓慢的延性变化过程,具有较好的安全储备,符合桥梁结构设计的要求。     

深圳市春风路高架桥F联梁施工

介绍了三跨预应力连续梁的预应力施工和挂篮施工方法，同时对于临时体外预应力束承担施工荷载以及全桥全扰后进行梁体的预应力体系转换也作了说明。通过对施工过程的检测和成桥试验来验证设计和施工方法的可靠性。     

某连续刚构桥跨中底板崩裂加固方法研究

某预应力混凝土连续刚构桥(69 m+120 m+69 m)在中跨合拢段施工完成后,跨中底板出现大面积空洞和底板崩裂等病害。首先通过对崩裂区域进行试验检测,结合钢束是否超限上浮的荷载效应和相应抗力的计算分析及桥梁设计、施工中的不足,分析得到了底板崩裂的主要原因。然后基于对结构压应力恢复和储备的目标,对比分析了部分拆除重建、对称顶升边跨支座、中跨跨中配重、抽换旧钢束重新穿索张拉和增加体外索5种加固方法,在不拆除桥梁原结构的前提下用科学合理的加固措施完成了桥梁维修加固,保证了该桥梁后续运营安全。     

大跨预应力混凝土连续梁桥的预应力损失识别

大跨预应力混凝土连续梁桥预应力损失直接影响桥梁的受力状态和运营,预应力损失过大将导致主梁跨中下挠、腹底板开裂、承载力下降,甚至危害结构安全。以荆州海子湖大桥为研究对象,建立该桥有限元模型,基于长期监测系统实测数据,研究大桥运营期间预应力钢束应力变化规律。运营监测1年以来,钢束应力实测值小幅波动,但整体上呈下降趋势,反映出钢束发生了一定的预应力损失。基于挠度影响矩阵,提出了一种利用主梁实测挠度值反演钢束预应力损失的方法。根据主梁成桥1年期间实测的挠度值反演预应力损失,并与实测的预应力损失值进行对比分析,结果表明:所提方法有效、可行,可为同类型桥梁预应力损失的识别提供参考。     

预应力损失对大跨混凝土连续刚构桥长期性能影响分析

以大埠河大桥、蛇背大桥两座大跨混凝土连续刚构桥为实例,采用数值模拟计算的方法,对主梁施工全过程进行模拟分析,研究施工阶段预应力损失情况,并分析不同预应力损失对大跨混凝土连续刚构桥长期性能的影响。模拟边跨底板束钢绞线B、边跨顶板束TB、顶板束T、腹板束F、跨中底板束Z、跨中顶板TZ预应力减少20%对主梁运营阶段收缩徐变变形的影响,研究结果表明,顶板束预应力损失对主梁竖向下挠的影响最大。研究预应力损失影响对于控制主梁后期下挠,增加大跨混凝土连续刚构桥的长期性能具有重要的意义。     

预应力连续钢梁负弯矩区受力性能分析

为研究预应力连续钢梁负弯矩区受力性能,对开口截面三跨连续钢梁进行六点加载抗弯性能试验。利用有限元软件Ansys建立试验梁非线性分析模型模拟其抗弯过程,模型计算所得梁体挠度值和应力值与试验结果吻合良好,进而对负弯矩区进行进一步受力性能及影响因素分析。结果表明:试验梁处于弹性工作状态时,负弯矩区截面变形符合平截面假定;相较于普通连续钢梁,施加预应力使支座附近截面正应力明显减小;普通连续钢梁及预应力连续钢梁支座底板先达到屈服应力,随着荷载增加,梁体因挠度过大超过限值而不能继续承受更大荷载;当预应力不超过135kN时,合理增大预应力可提高预应力连续钢梁负弯矩区抗弯承载力;随着负弯矩区支座截面处钢束上调,支座附近顶板及底板正应力减小,顶板应力变化略明显,且越靠近支座位置减小值越大,顶板受拉段长度有所减小。     

PC梁桥结构的钢绞线张拉问题及补救措施分析

以一座预应力混凝土斜梁桥和一座预应力混凝土弯梁桥的钢绞线张拉施工问题为例,针对张拉过程中出现的锚具回缩有效预应力损失、伸长量偏小力筋超张拉的问题,采用有限元数软件建立两座大桥的分析模型,详细考虑钢绞线现场施工状态,分析张拉施工问题对梁体结构的影响。分析表明:预应力混凝土斜梁施工过程中预应力筋伸长量小的问题可通过增大锚下控制应力改善,且对该现浇箱梁桥影响很小,结构在施工期间和设计规范确定的正常运营状态下是安全的,由于超张拉使用阶段预应力束的拉应力超过0.65fpk,但后续个别预应力束张拉控制应力按照不大于0.80fpk继续施工可行;预应力混凝土弯梁桥顶板4根负弯矩束的回缩对桥梁结构的正常使用极限状态有影响,造成斜截面抗裂验算超限,钢束的回缩使得这部分预应力筋的有效预应力减小甚至失效,造成该部位箱梁顶面最大主拉应力超过规范限值,可采取增加负弯矩区的有效预应力方式补救。     

大跨PC连续刚构桥病害分析与加固技术研究

通过对某PC变截面连续刚构桥(45+80+45)m进行调查,发现PC连续刚构的顶板和底板有大量的纵向裂缝,腹板存在大量的斜向裂缝,严重影响行车安全。通过建立Midas/Civil有限元模型,从荷载、预应力损失等方面进行分析,发现引起该裂缝的主要原因为箱梁内外温差产生的温度梯度荷载作用、梁段混凝土龄期差、施工质量控制不严及通车运营过程中产生了一定程度的预应力损失。采用通过"箱内体外束(边、中跨)+箱内腹板加厚+箱内顶板粘贴钢板+箱外底板粘贴钢板"的方案进行维修加固,全桥在加固后,处于受压状态,并且在加固后跨中的挠度有所减小,主梁的受力状态和主跨跨中的应力都得到了较为明显的改善,为以后相关的桥型加固提供了一定的参考依据。     

特大跨连续刚构箱梁底板防崩性能分析

对预应力混凝土连续刚构桥合龙束张拉底板预应力筋时易发生的底板崩裂和裂缝现象进行分析,了解底板的受力特性,推导出曲线预应力束的等效荷载;对预应力径向力对底板混凝土的作用进行分析,提出了预应力束最小曲率、合龙段高程差限值及曲线预应力束的定位误差限值,计算了背景桥梁底板的抗裂设计参数,可为同类桥型的底板抗崩裂设计提供一定的参考。     

大跨径梁式桥的主要病害

论述了预应力混凝土大跨径梁式桥的两种主要病害,一是跨中下挠,二是梁体开裂。分析了跨中下挠、垂直裂缝、斜裂缝、纵向裂缝的原因,并叙述了预防对策。这些对策主要是:梁有足够的正截面和斜截面强度;设计中要控制恒载挠度(包括徐变挠度)在一个较小值;在梁纵向两悬臂端施加水平力对顶后合龙;三维分析箱梁主拉应力并布置预应力束;预留体外备用钢束;混凝土加载龄期不小于7天;竖向预应力应两次张拉以保证有效预应力。     

大跨度PC连续梁桥预应力损失影响研究

为研究预应力损失对大跨度PC连续梁桥桥梁性能的影响,采用MIDAS/CIVIL对某跨径布置为(60+100+100+60)m的PC连续梁桥进行计算分析,研究了纵向预应力的顶、底、腹板钢束在发生单一损失类型、双重组合损失类型和三重组合损失类型情况下,预应力损失程度对桥梁主跨跨中下缘压应力σ_z、主跨跨中挠度f_l/2和桥梁一阶自振频率n的影响,结果表明：无论发生何种损失类型,预应力损失程度与σ_z、f_l/2的关系均为线性相关规律;预应力损失将导致σ_z减小和f_l/2增大,其中,σ_z减小主要由顶、底板钢束预应力损失所致,f_l/2增大主要由底板钢束预应力损失所致,三重和双重组合损失类型相对于单一损失类型时的σ_z和f_l/2结果表现为叠加关系;桥梁一阶自振频率n不受纵向预应力损失影响。     

有限元法在连续梁落架方案可行性模拟中的应用

以某铁路客运专线上的一联预应力混凝土连续梁桥为对象,采用有限元分析软件MIDAS/Civil建立连续梁桥模型,通过改变边界条件的方法来模拟各种工况,得出不同工况下梁体的应力、变形和支座处支座反力。结果表明:土模边跨横向的不均匀落架会造成跨中区出现较大拉应力,应横向对称拆除;不移除土模时,拆除右边跨和中跨比仅拆除中跨产生的压应力要小;在拆架前对梁体进行临时堆载,降低未落架梁跨的上挠。