日照作用下钢管混凝土桁拱温度场实测研究

通过对一座钢管混凝土桁拱肋截面布置温度测点并在现场布置小型气象站,进行了拱肋截面温度场的测试及气象资料的采集,对各弦管的温度分布进行了分析,并应用有限元法分析了各弦管的平均温度以及由此引起的温度应力。结果表明:桁拱各弦管的温度分布中,在与太阳升落方向平行的系列上,上、下弦管温度分布相近;在与太阳升落方向垂直的系列上,左、右弦管的温度分布接近;桁拱各弦管的温度分布及平均温度与单圆管接近,实际分析中可按单圆管来考虑;桁拱各弦管之间的平均温度相差较小,由其引起的温度应力也较小,弦管与腹管的温差对弦管和腹管的应力影响均较小,实际计算中可不考虑。     

钢管混凝土桁拱热脱粘及温度应力分析

以一座钢管混凝土桁拱为工程背景,结合气象资料,应用有限元方法对拱肋弦管的热脱粘情况和温度应力进行了分析.分析结果表明,自然环境温度变化下,钢管混凝土桁拱弦管容易发生脱粘;各弦管由于日照作用及混凝土灌注时间的不同,脱粘的情况也不尽相同,脱粘一般发生在日照较为强烈、温度梯度较大的面上;脱粘使得钢管混凝土桁拱的温度次内力减小...     

陕西地区桥梁结构温度作用特点

桥梁结构的温度作用与其所在地区的气候特点非常相关。为得到陕西地区桥梁结构温度作用的特点,首先根据陕西地区的气候特点,选取典型城市分别代表严寒地区、寒冷地区以及温热地区。在统计历年最高和最低日平均气温,以及历年最高和最低气温数据的基础上,根据《公路桥涵设计通用规范》的计算方法得到陕西不同气温区域的结构有效温度标准值。其次,选取某实际工程中混凝土小箱梁,以及钢桥面钢梁和混凝土桥面钢梁,分别建立了有限元模型,计算分析了其在不同气温区域时的竖向温度梯度分布。对比计算结果与规范表明:规范中针对结构有效温度标准值的取值总体较为保守,但是针对钢桥面钢桥、混凝土桥面钢桥在寒冷地区和温热地区时的最高有效温度标准值取值略偏于不安全;不同截面形式的梁在沿梁高方向存在明显的非线性温度梯度;同一种梁在不同地区最不利时刻的截面温度分布模式基本一致,地区差异较小;不同截面形式的梁中,混凝土小箱梁截面平均温度最小、但沿梁高方向竖向温差最大,而钢桥面钢梁截面平均温度最大、但在沿梁高方向竖向温差最小;规范中竖向温度梯度分布模式较计算结果偏于安全,但是规范中没有考虑混凝土小箱梁底板位置明显的负温度梯度的情况。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注顺序优化

钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注是施工中的控制性工序,为保证灌注过程的安全,在分析、比较弹性稳定计算方法和弹塑性稳定计算方法的特点和差别的基础上,提出了以施工过程中的弹性稳定安全系数为评价标准和用弹塑性稳定分析方法进行校核验算的拱肋混凝土灌注顺序优化方法,并以千岛湖1号特大桥为例进行了分析计算,同时还讨论了钢管拱肋合龙时初始应力对灌注顺序优化结果的影响。分析结果表明,最优的灌注顺序和拱肋合龙时的初应力关系密切,不同的拱肋架设方法将导致最优的灌注顺序发生变化。因此进行拱肋混凝土灌注顺序设计时,应该按照实际拱肋拼装过程考虑钢管拱肋的初应力。     

钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性分析

应用大型通用程序对钢管混凝土构件截面温度场进行计算。对不同的水化热计算模型进行比较分析,认为复合指数式较为合适。对钢管壁厚、管径、混凝土导热系数等参数对钢管混凝土拱肋施工过程截面温度特性的影响进行了分析,结果表明:钢管壁厚影响较小,而管径的影响较大;混凝土导热系数对截面温度场有一定的影响,但对于同一种骨料的混凝土其影响不大。     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。     

桁式钢管混凝土拱桥设计刚度取值研究

讨论了抗压刚度和抗弯刚度对桁式钢管混凝土拱桥应力、变形等的影响情况及其机理,结合一座钢管混凝土拱桥实测资料,对不同规范刚度折减的效果进行了对比分析,根据桁拱不同节段混凝土质量的差别,对钢管混凝土拱肋提出分区进行刚度折减的建议.     

钢管混凝土拱桥温度内力计算时温差取值分析

提出钢管混凝土事拢温度的概念，进行了钢管混凝土的构件截面温度场测试和钢管混共桥温度变化值的计算机分析，分析结果认为，钢管混凝土拱桥的计算合拔温度以决于管径和这内混凝一一个月内的平均温度以及空钢管合拢温度。钢管混凝土拱桥的计算温度取日平均较为合理。     

哑铃形钢管混凝土截面水化热温度分布有限元分析

应用有限元程序对哑铃形钢管混凝土拱肋水化热作用下的截面温度场进行计算,并与圆形截面相比较,分析了截面组成、圆管直径、腹板高度、不同风速对温度场的影响。结果表明:哑铃形截面的最高温度要高于圆形截面最高温度,钢管管径和外界风速对截面温度的影响较大;而腹板高度对截面温度场影响则较小。     

有初应力的钢管混凝土桁式拱结构平面内受力性能试验研究

针对初应力对大跨度钢管混凝土桁式拱桥受力性能的影响问题,进行了有初应力的钢管混凝土桁式拱平面内受力性能试验研究,研究初应力对钢管混凝土桁拱平面内受力性能和破坏模式的影响。试验结果表明:在跨中单点集中力加载的工况下,有初应力钢管混凝土桁拱变形呈现出对称形态,变形大致成"M"形。其中,L/3至2L/3段部分向下变形较显著,跨中向下达到最大位移;左拱脚至L/3段部分和2L/3至右拱脚段部分发生向上变形。钢管混凝土桁拱的腹杆受到较大的力,拱顶处直腹杆最早开始屈曲;在达到极限荷载之前,桁式拱没有出现节点破坏,表现出较好的整体性;达到极限荷载时,桁式拱变形加快;继续加载,斜腹杆被拉裂,上弦管拼接焊缝拉裂,结构变形严重。与无初应力桁式拱相比,初应力的存在会使钢管混凝土桁拱提前进入弹塑性状态;极限承载能力下降,下降7.3%;变形能力下降,达到极限荷载时,最大竖向位移减小12.1%。初应力的存在不会改变桁式拱的破坏模式,但是加剧了破坏现象,有初应力的桁式拱破坏现象更为显著,破坏后继续加载,三分点处两个节间斜腹杆全部拉裂,主弦管拼接焊缝拉裂。     

太阳辐射作用下钢管混凝土拱不均匀温度场及其引起的脱空分析与试验研究

为厘清太阳辐射作用下钢管混凝土拱肋内部的不均匀时变温度场,剖析其对钢管混凝土脱空效应的影响机制,并为钢管混凝土拱桥的脱空病害防治奠定理论基础,依托受日照辐射较强的贵州香火岩特大跨钢管混凝土拱桥实际工程,建立考虑钢管与混凝土界面接触关系的精细化温度-应力耦合数值模型;基于ASHRAE晴空模型及温度场计算理论,开展了钢管混...     

脱粘对桁架式钢管混凝土拱肋刚度影响研究

定量分析了钢管与核心混凝土之间的脱粘对桁架式钢管混凝土拱桥整体刚度的影响程度.基于完全脱粘计算模型,以一桁架式钢管混凝土悬臂梁为例,揭示了脱粘使桁架式钢管混凝土拱肋抗弯刚度降低的机理.采用有限元方法,以一桁架式钢管混凝土拱肋为例,分析了在完全脱粘情况下矢跨比、桁高、钢管壁厚和荷载作用方式对桁架式钢管混凝土拱肋刚度的影响...     

钢管混凝土拱桥拱肋接缝错台问题研究

选取拱肋截面为单圆管、哑铃形、桁式的钢管混凝土拱桥各一座,建立有限元模型,分析了钢管拱肋接缝错台对成桥状态下受力性能和截面承载力的影响。研究结果表明:接缝错台对拱肋轴力、竖向变形几乎没有影响,而对拱肋截面弯矩影响较小;错台幅值的增大,会造成钢管混凝土截面承载力逐渐降低,承载力的下降幅度与错台值、钢管面积的变化率基本呈线性相关的关系。在目前规范规定的错台限值情况下,截面弯矩最大变化率不超过1.2%;截面承载力下降幅度不超过4%;目前桥梁施工规范中对接缝错台的限定较为合理。     

基于日照阴影识别的桁式拱肋三维温度场模拟方法

为精确高效地识别桁式拱肋的阴影分布范围并准确计算日照温度场，在传统三维温度场计算方法的基础上，引入三角形重心坐标及栅格加速结构，形成一套高效三维温度场模拟方法。首先，将光线追踪技术的阴影识别算法嵌入ABAQUS软件的自定义热源(DFLUX)子程序，实现了三维日照温度场的数值模拟，给出了详细的计算流程并验证了该方法的准确性；其次，选取高效的相交算法与合理的栅格划分方式解决了复杂结构桥梁阴影识别计算量庞大、计算效率低下的问题；最后，利用该方法计算了桁式拱肋的日照温度场并量化了温度效应。结果表明：提出的模拟方法可以实现阴影的精确识别与结构三维温度场的准确计算，通过引入基于栅格加速结构的三角形重心坐标法可以有效减少阴影识别的计算量，显著提升计算效率;日照阴影对桁式拱肋温度场及温度效应的影响不容忽视，考虑日照阴影后：下弦杆温度纵向波动十分显著，且波动幅度随着太阳辐射强度的增强逐渐增加，相邻的光照、阴影区域最大温差达13.0 ℃,拱肋竖向位移减小19%，上弦管上缘应力最大增加12.9 MPa，下弦管上缘由受压状态转变为受拉状态，应力差值达39.1 MPa;桁式拱肋的日照温度效应十分突出,日照温度作用下拱顶位移变化幅度达76 mm，较钢管混凝土拱肋拱圈施工允许误差大26 mm,最大温度应力达58.7 MPa，为恒载效应的3倍，叠加温度效应后钢管最大初应力为110 MPa，为空管稳定承载应力的32%;提出的模拟方法在桁式拱肋日照温度效应分析中得到了成功应用，亦可应用于大跨复杂结构的施工线形精细化控制、健康监测数据的温度响应分离及结构损伤识别中的温度模态频率剔除等多个场景。     

钢管混凝土哑铃型短柱极限承载力的等效单圆管算法

哑铃型截面是钢管混凝土拱肋常用的截面形式。本文根据钢管混凝土哑铃型柱轴压与偏压试验,提出了将哑铃型截面等效成单圆管钢管混凝土截面,然后应用钢管混凝土结构设计规程进行极限承载力计算的等效单圆管法。对试件的计算表明,计算值与实验值吻合良好。这个方法概念清晰、计算简单,可供工程应用参考。     

主跨136m空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥受力性能分析

为研究空间钢桁拱与预应力混凝土梁组合桥的力学性能，以广州市从化大桥为例，采用空间有限元分析软件对影响空间钢桁拱稳定性的主要控制因素以及拱与主梁抗弯刚度变化等对结构内力和位移的影响进行了参数分析。结果表明拱肋刚度对桥梁整体稳定性影响较大，横、斜撑刚度的影响不大；只有中间吊杆时，拱肋的稳定性较差；主梁刚度对桥梁受力影响较大；吊杆初始张拉力大小影响恒载作用下主梁和拱肋的受力状态。     

行波效应下大跨钢管混凝土拱桥的非线性地震响应分析

对大跨度钢管混凝土拱桥在三维地震激励下进行了非线性时程分析.几何非线性分析采用修正拉格朗日描述(U.L列式法),材料非线性采用钢管混凝土统一理论并考虑等效紧箍力,通过对某大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震响应分析,研究了几何非线性、材料非线性、阻尼比及行波效应对拱桥地震响应的影响.结果表明:几何非线性对钢管混凝土拱桥地震...