大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应，以某实际箱梁桥为研究对象，基于现场监测的温度数据，拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式，并在此基础上，建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型，重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律，分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明：1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好，英国桥梁规范接近；2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力，腹板主要承受竖向温度应力。     

下白石大桥箱梁悬臂施工控制技术研究

下白石大桥为145 2×260 145m的大跨度预应力混凝土连续刚构桥,大桥施工监控中根据施工量测反馈数据,运用神经网络理论方法进行计算参数的识别,采用自适应控制系统理论,对大跨度桥梁的挠度进行预测,指导下阶段的施工;在箱梁适当位置放置温度传感器,实测箱梁水化温度在箱梁顶板、腹板以及底板的温度分布情况;研究混凝土材料水化热放热的特性,得到箱梁水化放热温度分布规律;选取箱梁控制截面,埋设应力(应变)传感器,并与理论值比较,得到了施工过程中连续刚构桥的应力变化规律;通过测量施工过程挠度以及温度随时间同步变化规律,得到了施工过程中温度对长悬臂箱梁挠度的影响规律;并在成桥后进行长期监测,得到了连续刚构桥桥面线形的长期变化规律.     

大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力分布研究

为研究主要荷载对大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力的影响程度,以(58+100+58)m三跨变截面预应力混凝土连续刚构箱梁弯桥——坞家湾大桥为工程背景,利用MIDAS/FEA3.6建立全桥精细化实体模型,分析该桥在自重、预应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度作用下,曲线箱梁横截面顶底板法向正应力的横向分布规律。结果表明,对称布置的预应力束对曲线箱梁桥内、外两侧正应力大小影响不等;桥梁宽度较小时,受车辆偏载情况影响不明显;正应力大小在混凝土收缩徐变作用下受挂篮施工周期影响明显;温度对三跨连续刚构桥中跨影响不明显,对边跨底板影响较大。     

大跨径曲线矮塔斜拉桥参数敏感性分析

为了解结构状态参数对大跨径曲线矮塔斜拉桥成桥状态的影响,获取施工控制敏感参数,以黄龙带矮塔斜拉桥——(108+208+108)m双塔三柱式曲线预应力混凝土矮塔斜拉桥为背景,采用有限元软件TDV RM建立该桥空间杆系有限元模型,分析主梁自重、主梁弹性模量、斜拉索索力、预应力张拉力、混凝土收缩徐变和体系温度参数变化下,主梁的应力和挠度的变化规律。结果表明:主梁自重、斜拉索索力、混凝土收缩徐变和体系温度对成桥状态主梁的应力和挠度影响显著,是施工控制敏感参数;主梁弹性模量和预应力张拉力对成桥状态主梁的应力和挠度影响较小,是施工控制非敏感参数。     

某黄河大桥主桥上部结构有限元静力分析

以某黄河大桥主桥(70 m+11×120 m+70 m波形钢腹板PC组合多跨连续箱梁桥)为背景,按合龙、张拉体外预应力钢束、施加二期恒载、施加活载等施工及营运流程,进行波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的上部结构顶底板混凝土应力、波形钢腹板应力及结构刚度(挠度)的有限元静力分析,验算其是否符合现行规范要求.结果表明,波形钢腹板的钢板厚度可以满足要求;墩顶处顶板不满足抗裂要求.正常使用极限状态下箱梁波形钢腹板竖向剪应力满足规范限值,但安全系数不高;波形钢腹板屈曲验算得到的剪切屈服强度为31 MPa,安全系数很大.     

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。     

截面非均匀收缩对大跨径混凝土箱形梁桥长期变形的影响

主跨超过200 m的大跨径箱形混凝土梁桥的长期挠度问题,近年来不断受到国内外研究人员和工程师的关注。桥梁设计人员通过有限元程序计算分析得到的长期下挠量和发展趋势都同实际观测到的结果有较大出入。分析了目前计算中被忽略的因素,箱梁截面不均匀收缩对悬臂施工大跨径混凝土桥梁的影响。分析结果表明,箱梁截面的非均匀收缩对大跨径混凝土结构的长期下挠有不可忽略的影响,建议在设计计算中予以考虑。     

基于高温沥青摊铺温度场的钢筋混凝土连续箱梁桥有限元研究

沥青混凝土铺装桥面产生的高温会在箱梁内引起温差分布,导致温度变形,从而产生温度应力。目前,我国规范未对高温沥青摊铺引起的桥梁结构的温度场分布作出规定,故由其引起的温度应力在设计中尚未考虑。本文在借鉴国内外箱梁温度应力理论与方法的基础上,利用了ANSYS软件建立预应力钢筋混凝土连续梁桥三维实体模型,分别计算日照温度场、高温沥青摊铺温度场和设计活荷载下桥梁的应力状态。通过对比分析,研究了在实桥模型下,日照温度场和高温沥青摊铺温度场所引起的桥梁应力异同。     

基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究北大核心

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害,利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响,研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态,其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因,将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂,设计时需采取相应加固措施,并建议了箱梁桥面板横向加固方法;拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形,极有可能挤压侧向抗震挡块,造成结构损害,因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长;应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害,设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。     

大型预制箱梁现场测试及受力分析

文章以杭州湾跨海大桥70m整体预制箱梁为实例,介绍了箱梁的受力特性;对箱梁在纵向预应力筋初张拉及终张拉、横向预应力筋张拉、移梁及大气温度变化状态下进行了应力及挠度的测试;采用GQJS和ANSYS有限元程序计算箱梁在存梁台座上的受力及变形;研究表明箱梁的应力变化复杂,实测挠度与分析结果吻合的较好;本文的分析和测试结果对大型整体预制箱梁的测试方法有一定的指导意义。     

在役预应力混凝土连续小箱梁桥承载能力试验研究

通过某省道重载交通下预应力混凝土连续小箱梁桥的动静载试验,了解了此类桥梁在试验荷载作用下的实际受力状态与结构性能,检验桥跨结构的强度和刚度是否满足设计和规范要求。结果表明：在静力试验荷载下,第一联桥(3×30)m各控制断面的实测应力与挠度均大于理论计算值;桥梁结构不具有满足设计荷载的强度和刚度,承载能力不满足要求;正常车辆动荷载作用下,试验桥梁的实测冲击系数在正常范围以内。     

低收缩混凝土拼接连续箱梁桥顶板受力研究

针对桥梁拓宽改造工程中,新旧桥梁混凝土收缩差产生的附加应力会对桥梁结构顶板产生不利影响的问题,以深圳观澜互通主线桥左幅桥为工程背景,利用MIDAS FEA软件建立主梁实体有限元模型,对比分析采用普通混凝土和低收缩混凝土连接新旧桥梁时箱梁顶板的应力状态,并研究新桥存梁时间对箱梁顶板收缩附加应力的影响.结果表明:采用普通混...     

沅江大桥混凝土箱梁日照温度场与温度应力研究

为研究混凝土箱梁在日照环境下的温度场和温度应力分布规律,以沪昆客专沅江大桥——(88+168+88+40)m刚构连续梁为背景,采用有限元法建立该桥混凝土箱梁的二维温度场模型和三维温度应力分析模型,得出箱梁温度场和温度应力分布的理论值,并与现场实测值进行对比。结果表明:箱梁温度呈对称分布;箱梁顶板外表面温度比箱梁体内部高,呈三角函数形式变化,箱梁内部达最高温度的时刻较箱梁外部滞后约2h,大致呈直线变化;腹板与底板的温度时程曲线近似为直线,温度变化平缓,腹板温度较底板温度高,东腹板与西腹板之间的温度相差不大;温度的理论计算值与实测值吻合较好;在最不利温度作用下,混凝土箱梁的温度应力基本关于桥轴线对称分布,温度应力理论相对值与实桥观测值略有差异,计算值基本上能反映实际工程情况。     

混凝土箱梁桥施工过程中的水化热温度场实例及有限元计算

温度控制是大跨度连续箱梁施工监控中不可忽略所的重要因素。以某（80＋140＋80）m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁桥为例，采用有限元仿真、现场监测和反馈分析相结合验证不同阶段的影响因素。在早期混凝土水化过程热过程中，应以温控措施有效性的监测和反馈为重点；后期则以环境温度对桥梁施工线形影响为重点，分析温度骤变和日照温差对上部结构挠度的影响。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究

为研究波形钢腹板预应力混凝土箱梁这种新型桥梁结构的力学性能,根据国外已建实桥的箱梁尺寸,设计了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,来分析这种箱梁结构的弯曲、扭转和畸变等力学特性。试验结果表明:在弯曲荷载作用下,波形钢腹板主要承担剪力,而弯矩仅由混凝土顶板和底板来承担,同时箱梁的挠度应计及钢腹板的剪切变形的影响。另外,波形钢腹板预应力混凝土箱梁对偏心荷载作用时产生的扭转变形和畸变的抵抗能力相对较差。波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有区别于传统混凝土箱梁结构的的力学特性。     

悬臂施工材料时变效应对PC箱梁桥的影响研究

为了研究施工过程中材料时变效应对PC箱梁桥的影响,对C55高强混凝土材料性能进行试验。在施工现场制作了24组150 mm×150 mm×300 mm混凝土试件,与主梁同步养生,分别对养护3,5,7,14,28,60 d的混凝土试件进行力学性能试验。利用格拉布斯准则检验,选取主梁同养下早龄期混凝土抗压强度与弹性模量试验测试值的有效值,进而得到了实际工程中早龄期混凝土轴心抗压强度和弹性模量的时变规律,基于MATLAB数据处理软件对试验数值进行非线性回归分析,选取4种函数形式进行回归拟合,选取最优回归方程,优化了规范中关于二者之间的函数公式。采用有限元软件Midas civil分析了考虑时变性能的PC箱梁桥各施工阶段结构应力、挠度状态,选取最大悬臂阶段主梁应力、挠度与采用规范值计算结果相对比。结果表明:相较于混凝土弹性模量,早龄期混凝土轴心抗压强度发展较快,考虑材料时变性能后,各阶段张拉预应力后箱梁根部上缘应力变化最大2. 22%,下缘应力变化最大1. 02%,材料时变效应对应力储备影响较小;最大悬臂状态时,悬臂结构累积位移最大为12. 3 mm,当前步骤位移为5. 1 mm,材料时变效应对结构挠度影响较大。     

预应力混凝土连续箱梁桥施工监控中应力监测误差分析及对策

应力监测是桥梁施工监控的重要内容,是桥梁结构施工安全的重要保障。本文通过某预应力混凝土变截面连续箱梁桥应力实测数据,分析了应力监测误差的产生原因。并对结构参数、混凝土应变滞后、温度、混凝土收缩徐变、结构仿真分析模型等主要影响因素进行了深入分析,提出了减小应力监测误差的对策,使实测应力更加接近结构实际应力,保证了桥梁施工质量。     

不同温度场改良条件下箱体结构温度效应仿真分析

以中国桥规中温度梯度为基础,通过有限元软件Midas/Civil模拟箱体结构温度场的不同程度改良,对比仿真分析连续刚构桥箱梁温度应力与挠度的分布规律及其改良幅度;研究了连续刚构桥各关键截面温度效应与温度梯度改良程度的相关性。结果表明:当箱梁的内外温差由原来的14℃改良到5℃时,箱梁的最大拉压温度应力以及桥梁结构的挠度,都将减小为原来的67%左右,改良幅度较明显;截面温度应力以及主梁挠度与温度梯度改良程度呈线性关系。