大跨桥梁预应力损失综合值法计算模型研究

为预测预应力混凝土桥梁结构在正常运营状态期间的预应力损失情况,根据预应力损失的特点,假设损失过程存在损失和阻滞损失2种趋势,建立含有时间参数的数学方程,推导出一种新的预应力损失综合值法计算模型.利用已有文献资料记载的实测数据,推算出计算模型中各参数的值,代人计算模型,拟合出构件的预应力损失计算方程.结果表明,拟合方程计...     

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。     

预应力混凝土梁开裂后抗弯刚度试验研究

为研究预应力混凝土桥梁的梁体开裂后抗弯刚度变化规律,通过6片1∶5模型试验梁的开裂试验,系统分析了有粘结和无粘结预应力混凝土试验梁在单调加载和重复加载方式下的跨中挠度及抗弯刚度变化规律.试验结果表明,梁体抗弯刚度变化与加载方式有关,重复加载条件下梁体极限承载力明显小于一次单调加载情况.在将试验数据与现行规范对比研究的基础上,指出现行规范规定对预应力混凝土梁开裂后的抗弯刚度下降规律考虑不足,无法满足在役桥梁的技术状态评估需求,并通过引入跨中弯矩修正系数的方法提出了具体的抗弯刚度修正公式.     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

苏通大桥连续刚构桥主梁混凝土徐变试验研究

为获得苏通大桥连续刚构桥主梁所用C60高强高性能混凝土的徐变规律,在自然环境条件下开展了不同加载龄期配筋混凝土的徐变试验。对短期徐变试验数据分析得出,5 d和7 d加载龄期的徐变发展较快,当条件许可时,建议推迟实桥节段张拉龄期,以减小早期徐变,从而减小预应力损失。长期试验结果表明,配筋高强高性能混凝土的徐变小于现行桥梁规范公式计算值,徐变发展进程也与现行桥梁规范不同。根据大量的试验结果,采用非线性回归方法对现行桥梁规范徐变计算公式进行了修正,得出实桥所用混凝土的徐变预测公式。利用该公式对分批加载的试验试件进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。徐变试验结果和修正的徐变预测公式可为实桥的设计和施工提供参考。     

基于人工神经网络和遗传算法的大跨连续梁桥参数相关分析

主要论述了如何采用改进的BP神经网络和遗传算法进行现场施工参数的识别。为解决混凝土的容重、弹性模量所引起的误差,在丹江口二桥的施工控制过程中,采用3层BP神经网络进行混凝土的容重、弹性模量的识别;为确定预应力损失引起的标高偏差,引入了遗传算法对其建模分析,取40个初始染色体群,以5个世代繁衍不再出现更优的染色体作为终止GA计算的条件。文章以这两种方法在丹江口二桥施工过程的预测控制分析中的成功运用为实例,证实了神经网络控制理论和遗传算法在连续梁桥的施工过程的预测与控制中的实用性和有效性。     

大跨度双薄壁墩曲线连续刚构桥参数敏感性分析

为探究各参数对桥梁结构的影响程度,文章以某大跨度连续刚构桥为背景,运用有限元分析软件Midas Civil建模进行参数敏感性分析。文中选取主梁自重、主梁混凝土弹性模量、预应力损失和混凝土收缩徐变等参数作为研究对象,通过对参数调整一定的幅度模拟施工过程中可能出现的误差,计算分析得到该状态下结构的内力、线形和应力情况,与基准状态进行对比,得到参数对结构在成桥状态时的影响程度,从而判别区分主要敏感因素和次要敏感因素。结果表明:主梁自重、预应力损失和混凝土收缩徐变属于主要敏感性参数,应作为施工监控的重点;主梁混凝土弹性模量属于次要敏感性参数。     

基于T梁实测预应力损失的体外预应力加固

运营过程中混凝土桥梁开裂问题成为桥梁结构的一个通病,能否准确分析出裂缝产生的原因对桥梁加固方案的选择至关重要。本文通过对蛮金线K30+819预应力混凝土T梁桥裂缝专项检测结果对裂缝产生的原因进行分析,再利用有限元软件对预应力损失进行计算,综合比较实测有效预应力和理论有效预应力差值,分析预应力损失对桥梁结构产生的不利影响,最后针对预应力损失量按结构的3种设计状态计算找出体外预应力加固补强值,并对加固方法进行比较选择合理处治方案。     

分批张拉预应力损失的空间简化计算方法

预应力混凝土多主梁结构的预应力钢筋分批张拉损失计算,按照空间结构理论计算将非常繁琐.结合荷载横向分布系数概念,将竖平面内的预应力钢筋分批张拉损失计算式进行推广,推导了具有普遍适用性的分批张拉损失空间简化计算公式.算例分析表明：该公式能方便地进行桥梁结构中常见的预应力混凝土整体式多主梁或采用体外预应力加固的混凝土装配式多主梁的分批张拉损失计算,是一种有效的空间实用方法.     

大跨度预应力混凝土梁桥预应力损失及敏感性分析

预应力损失估计不足是目前大跨度预应力混凝土梁桥出现下挠、开裂等病害的主要原因之一.简要对比中美几种规范并结合一座悬臂灌注施工的大跨度桥梁,对悬臂束和合龙束的预应力损失规律进行定量分析和探讨,同时还进行预应力损失对桥梁挠度和应力状态的敏感性分析.研究表明,若预应力损失计算偏小,则会导致对桥梁内力和挠度计算的较大失真.     

预应力混凝土T梁的预应力损失

预应力损失对预应力混凝土桥梁的结构性能有重要的影响。T梁是先简支后连续桥梁最常见的预制构件,在高速公路建设中得到广泛应用。定量地了解该类构件的预应力损失对施工质量控制有指导意义。以30 m T梁为例,根据规范的相关公式计算预应力损失,并对影响预应力损失的因素进行定量讨论。     

混凝土公路桥梁墩身刚度及开裂对整体受力影响的有限元分析

以辽宁某混凝土公路桥梁为研究对象,对其墩身开裂影响整体受力的有限元进行了分析。结果表明,横隔板及腹板交接倒角处以及腹板内侧面和外侧面,都会有局部拉应力的出现,预应力损失值的不断增大,将会进一步扩大拉应力的范围,同时也将降低顶板压应力,但在这个过程中结构应力分布状态并不会出现明显的变化。如果底板损失值与顶板束损失值之间表现出一致性时,此时对比二者的挠度值可以发现后者的更大,也就是对主梁刚度降低而言,顶板束预应力损失具有更大的影响,竖向预应力损失不断增加对主梁刚度的影响较小。在下部结构刚度变化时,对上部结构竖向位移的影响较小。上部结构挠度受墩身刚度的影响较小,但对上部结构应力具有显著影响,因此适当将下部结构刚度减小,从而减小上部结构的不利弯矩。最后根据桥梁开裂情况,提出混凝土构件表面,采用表面涂抹治理、玻璃纤维布治理、充填治理、灌浆治理等方法治理开裂。     

任意空间曲线预应力筋的管道摩擦及局部偏差损失研究

针对预应力混凝土桥梁结构,介绍了任意空间曲线型预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失计算方法。通过引入非均匀B样条曲线,推导出预应力筋的管道摩擦及管道局部偏差损失的数值计算公式,该公式适用于任意空间曲线型预应力筋,并适合编程计算。算例结果表明：对于空间转角较大的空间型预应力筋,当不考虑空间效应,采用简化公式计算方法会使摩擦损失及局部偏差计算结果偏小,且误差较大,导致最终得到的有效预应力值偏大,考虑预应力空间效应可减少简化计算的误差,较精确地计算出摩擦损失及局部偏差损失。     

预应力混凝土连续刚构桥跨中下挠影响因素分析

以某预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,比较了不同预应力钢束损失和不同位置预应力钢束损失对箱梁成桥线型的影响,分析了不同预应力损失情况下混凝土徐变对预应力混凝土连续刚构桥成桥线型的影响,指出了预应力混凝土连续刚构桥箱梁挠度与桥梁结构受力状态有关,与桥梁跨径关联不大。     

预应力混凝土箱梁损伤后剩余承载力计算及变化规律研究

目前对在役桥梁进行技术状况评定时,往往需采用荷载试验的方法来反映桥梁结构实际损伤所产生的性能退化。然而,荷载试验方法存在费用高、耗时长等问题,进行荷载试验代价巨大,且对于存在损伤的结构具有一定的风险。因此,基于对一新建跨径30 m预制预应力混凝土箱梁进行的足尺模型试验结果,构造定义了2种不同的刚度损伤折减系数,结合规范给出的开裂构件抗弯刚度计算公式,提出基于刚度损伤折减系数计算构件实际剩余承载力的计算公式。结果表明：2种方法定义得到的抗弯刚度折减系数的变化趋势基本一致,箱梁在出现损伤后的刚度折减效应明显,从箱梁出现开裂损伤到承载能力极限状态刚度折减约40%,相邻两截面的刚度折减可近似呈线性分布;基于刚度损伤折减系数计算的剩余承载力与试验值的偏差都在5%以下;结合刚度折减系数沿箱梁纵向的分布规律,可计算得出在跨中截面出现损伤后,沿箱梁纵向各截面实际剩余承载力的分布规律。提出的基于刚度损伤折减系数计算实际剩余承载力的方法,可通过结构外观检查结果实现对带有损伤的预应力混凝土箱梁实际剩余承载力的准确计算,该方法简便可行、费用低廉,同时也可为出现损伤的在役桥梁技术状况评定及剩余承载力计算提供一定的借鉴。     

装配式PC箱梁刚度退化及识别的足尺试验

为了明确装配式预应力混凝土（PC）梁刚度在损伤状态下的退化规律，针对3片30 m预应力混凝土箱梁开展了足尺模型试验研究。首先，建立了损伤梁的结构静动刚度识别模型，基于跨中挠度提出了结构等代静刚度计算式，基于自振频率提出了结构等代动刚度的计算式；其次，对足尺箱梁进行了多工况的静力逐级加载和动力交替试验，分析了箱梁裂缝、挠度、频率等特征参数随荷载的演化规律，研究了损伤状态对箱梁特征参数的影响；再次，通过有限元模型修正给出了箱梁动刚度衰减系数，研究了结构静动刚度随损伤状态的衰减规律，分析了静动刚度差异的原因；最后，建立了结构静动刚度衰减系数和裂缝特征参数之间的经验回归式，并与现有研究成果进行了对比。结果表明：初始损伤状况对箱梁受荷后的裂缝统计分布特征参数有一定影响；箱梁开裂后在相同荷载下的结构等代静、动刚度衰减程度并不相同，其中最终的静刚度衰减系数为0.30，最终的动刚度衰减系数为0.80；足尺梁与室内缩尺模型梁的静刚度衰减系数并不相同。所提出的静、动刚度衰减公式较为简洁，可用于实际损伤箱梁的结构性能评估。     

体外预应力组合梁桥预应力损失计算

为准确计算体外预应力组合梁桥预应力损失值,在已有研究的基础上,总结导致该类型梁桥预应力损失的6个关键因素(预应力筋回缩和锚具变形、预应力筋与转向块之间的摩擦、预应力筋松弛、混凝土徐变、混凝土收缩、温度变化),并分别推导了相应的简化计算方法.计算预应力筋回缩和锚具变形以及摩擦引起的预应力损失时采用材料力学方法和平衡原理;计算预应力筋松弛引起的预应力损失时参考预应力混凝土梁的相关经验公式并结合试验结果进行修正;计算混凝土徐变、收缩以及温度效应引起的预应力损失时近似采用力法原理和等效荷载法.     

开孔板连接件初期抗剪刚度试验

为建立组合结构桥梁使用的开孔板连接件抗剪刚度计算方法,以开孔板孔径、混凝土强度和弹性模量及孔中钢筋直径、强度和弹性模量等为变化参数,进行了60个模型试件的抗剪刚度试验;分析各试件剪力-相对滑移曲线的切线与割线的斜率比值变化,提出了以相对滑移0.2mm对应的割线斜率为开孔板连接件抗剪刚度的取值方法;采用弹性地基梁法分析了孔中混凝土及钢筋的抗剪机理,推导了开孔板连接件抗剪刚度的理论计算表达式;基于理论分析和123个模型试验提出了开孔板连接件抗剪刚度的计算式。研究结果表明:计算式反映了孔中混凝土、孔中钢筋及其对混凝土约束的作用,物理意义明确,可用于钢-混凝土组合结构考虑结合面开孔板连接件作用的计算分析。     

现浇变截面预应力混凝土悬臂梁桥施工监控分析与实践

现浇变截面预应力混凝土悬臂梁桥由于施工过程中受到材料性能、施工荷载、施工精度、预应力损失、混凝土收缩徐变、温度、环境等影响,造成桥梁结构的设计理想状态与实际施工状态之间存在偏差。本文通过杭金衢高速公路西小江大桥施工监控分析与实践,在施工过程中对桥梁结构进行实时监测、识别、调整、预测,为有效控制施工质量安全以及合理成桥状态提供技术指导。     

预应力钢筋回缩引起的预应力损失简化计算研究

预应力钢筋回缩是导致预应力损失的主要因素之一,预应力损失量预测方法众多,该文针对预应力钢筋预应力损失预测问题展开文献调研,总结了当前预应力损失研究的方法及存在的问题。在此基础上引入利用理论公式计算方法,对预应力钢筋回缩引起的预应力损失量进行计算,并利用有限元软件进行建模计算预应力损失。对这两种方法得出的结果进行了对比分析,以此对理论公式计算结果进行了验证。结果表明:理论公式计算预应力钢筋回缩引起的预应力损失具有较好的可靠性和使用便捷性。