预应力张拉对箱梁底板混凝土的剥离效应研究

针对目前预应力混凝土箱梁设计和施工中的底板混凝土崩裂现象,考虑预应力孔道的应力集中和孔道对底板截面削弱的影响,采用空间有限元程序,研究了空间混凝土结构的计算理论和空间预应力的施加方法,分析了预应力张拉对箱梁底板混凝土的剥离效应.分析结果表明,预应力管道的曲线变化形式对径向力的影响较大;曲线突变处径向力和主拉应力大;长束的径向效应大于其余短束;腹板与底板交合部位的管道应力值大于其余管道周围的应力;靠近截面中心的管道变形大于腹板附近的管道变形.     

预应力混凝土连续刚构桥底板脱落成因分析

以广西某高速公路连续刚构桥为实例背景,针对跨中合龙段底板张拉后,左中跨某节段底板混凝土出现脱落病害,推导了径向力集度的计算公式,讨论了不同曲线次数对底板径向力集度的影响。采用通用有限元程序Ansys对局部箱梁模型进行了非线性有限元分析,结果发现波纹管向上偏离设计位置产生的集中径向力使得脱落部位的竖向拉应力增大,同时横向拉应力和切应力均处于最不利水平,致使脱落病害出现。     

预应力混凝土连续箱梁桥的顶板力学性能研究

预应力混凝土连续箱梁桥的顶板结构受力复杂,导致病害突出。该文以某连续箱梁桥为背景,采用有限元法和解析法分别分析了预应力混凝土箱梁顶板的横向应力及主应力分布,讨论了顶板纵向裂缝产生原因及其影响因素,发现:①施工时合理设置箱梁桥面板横向预应力钢束张拉锚固程序可以改善箱梁顶板受力性能;②采用平面梁单元模拟顶板受力可以在简化计算的基础上取得和空间分析比较吻合的结果;③合理确定腹板尺寸和底板厚度,能够调整顶板横向应力的分布。     

小半径曲线段铁路槽型梁力学性能及计算模型研究

为研究小半径曲线段槽型梁的受力和变形性能,并探讨该类桥梁简单实用的结构计算方法,以位于半径为300m曲线上的铁路槽型梁桥为对象进行分析。采用ANSYS 13.0建立槽型梁空间模型,计算分析其支座反力、纵向和横向正应力及竖向挠度特性,并对单梁、梁格和实体模型对其结构性能分析的适用性进行对比。结果表明:该小半径曲线区段槽型梁结构强度和刚度均满足规范要求;结构受力和变形呈现明显的空间特性和弯扭耦合效应;梁格模型能反映曲线区段槽型梁的纵向受力和空间变形特征,可作为曲线段槽型梁桥结构设计计算的实用方法。     

小半径曲线节段拼装箱梁设计和施工关键技术研究

为推动小半径曲线节段拼装箱梁在立交匝道桥梁中的应用,对该类桥梁受力特性、合理构造以及梁段制造、架桥机施工、拼装线形控制等关键技术进行研究。分析曲线半径对该类箱梁弯扭耦合和湿接缝受力的影响;研究梁高、腹板厚度和顶、底板厚度对梁剪扭承载力的影响;为适应平面曲线行走和吊装的需求,总结架桥机拼装施工过程中主要采用的转弯过孔、偏位和斜置起吊调整以及尾部喂梁关键技术;分析拼装过程中产生的轴线偏差和横向位移及线形控制措施。结果表明：曲线半径小于250 m的节段拼装箱梁需考虑弯扭耦合作用,曲线半径小于100 m时湿接缝截面的抗扭承载力和剪扭允许应力已不能满足要求;提高截面抗剪扭承载力最有效的构造措施是增加腹板厚度,其次是增加顶、底板厚度;曲线半径越小,小半径节段梁拼装轴线偏差越大、轴线横向位移越大,应根据曲线半径来规定安装精度验收标准、根据成桥轴线横向变形设置横向预拱度。     

节段施工连续箱梁底板预应力外崩力的计算

因箱梁底板下缘预应力筋曲线布置,PC连续箱梁桥合龙段区域底板预应力张拉时会产生外崩力,可能引起连续箱梁桥产生底板崩裂。根据PC连续箱梁桥设计和施工的特点,详细推导了底板预应力产生外崩力的计算公式,在考虑以折代曲节段施工的前提下,分别推导了桥面纵坡和竖曲线、预拱度设置等因素的影响,并对比计算了按底板理想连续曲线、以折代曲以及各种桥面线形影响下预应力径向外崩力的计算实例。计算和分析表明,节段施工连续箱梁的底板预应力外崩力的计算,需要考虑以折代曲的底板线形、桥面竖曲线和预拱度的影响。     

大跨连续刚构桥底板纵向裂缝成因分析与处治措施

通过对一座运营期内底板产生纵向裂缝病害的大跨连续刚构桥的现场检测、有限元模拟分析,探讨了刚构桥此类裂缝的病害成因;在此基础上,对箱梁底板粘贴横向钢板带(被动加固)和张拉横向预应力碳纤维板(主动加固)的加固效果进行了比较。结果表明:曲线预应力合龙束引起的横向附加应力,以及箱内外温差引起的横向应力的联合作用,是导致大跨连续刚构桥底板产生纵向裂缝的主要原因;箱梁底板粘贴横向钢板带的被动加固方案,可以起到限制裂缝发展的作用;底板张拉预应力碳纤维板,将底板受力提升为预应力A类构件,更好地提高了结构的耐久性。     

曲线连续梁桥的病害与温度效应

由于曲率的影响,曲线梁桥易产生弯扭耦合作用,因此曲线梁桥的内力、变形计算远比直线梁桥复杂,实际工程中也出现了不少问题。应用有限元方法,以曲线连续箱梁桥为工程背景,对温度荷载作用下曲线连续梁桥的受力与变形特点进行了分析。计算结果表明,温度作用对曲线连续梁桥的内力有显著的影响,容易产生工程病害;原公路桥涵设计规范中对混凝土箱梁竖向温度梯度的规定不够合理;箱梁顶、底板的温差效应是造成曲线连续箱梁扭转的主要因素,而整体升温则是曲线连续箱梁桥直接发生径向偏移的主要原因。这一结论将对改进曲线连续梁桥的设计,具有较强的理论与实践意义。     

波形钢腹板PC箱梁桥横隔板式转向块应力参数化分析

为研究波形钢腹板PC箱梁桥横隔板式转向块结构参数对其受力的影响,以某波形钢腹板PC箱梁连续刚构桥为工程背景,基于ANSYS有限元软件建立了转向块节段实体有限元模型,研究了转向块在体外预应力作用下的受力行为,分析了波形钢腹板厚度、转向块横隔板厚度、预应力孔道距底板的距离等参数的变化对该类转向块受力的影响。结果表明,横隔板式转向块受力合理,传力明确,传力路径短;转向块的厚度对其受力影响较大;波形钢腹板厚度在大于一定值之后对转向块受力影响很小;转向孔位置对局部应力分布影响较大,建议转向孔距底板间距应大于1倍孔径,转向孔间距应大于3倍孔径。     

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。     

预应力碳纤维板结合体外预应力加固工程应用分析

在役的许多旧桥由于设计标准、施工水平较低等因素的影响,已不能满足交通量迅猛增长的要求,因此迫切需要对这类旧桥进行加固维修,其中单箱多室的宽箱梁桥横向受力情况复杂,横桥向的变形和应力分布在翼缘板处和中心线处的差异大,单一而普通的加固对该类桥梁效果不明显,采用腹板增设体外预应力,箱梁底板增加预应力碳纤维板的方法对该类桥梁进行加固,不仅能够提高桥梁刚度和承载力,还能够起到阻止裂缝发生及进一步发展的作用。文中以某一高速公路桥梁加固为例,浅谈外部张拉预应力碳纤维板结合体外预应力加固宽箱多室桥梁结构的工程应用分析。     

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。     

某波形钢腹板天桥设计方法研究

波形钢腹板组合箱梁桥是一种造型美观、受力合理的新型钢-混凝土组合结构,以某波形钢腹板PC组合箱梁跨线桥为背景,介绍了该桥的主梁整体设计、波形钢腹板构造设计、顶底板连接键设计计算,并按施加一期荷载、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)的有限元静力分析计算,验算其是否符合现行规范要求,为今后类似工程计算提供参考.     

预应力混凝土箱梁桥施工过程中底板崩裂破坏机理分析

针对悬臂施工预应力混凝土箱梁合龙过程中底板崩裂问题,对其破坏机理和防治措施进行了研究。以某预应力混凝土连续箱梁桥为例,对其施工过程进行模拟,通过考虑材料非线性对底板开裂的过程进行仿真分析,并对底板崩裂的机理进行分析,在此基础上根据规范提出防治措施供设计应用。结果表明:由于合龙束孔道的影响,孔肋为受力最不利区域,在径向力作用下,孔肋的斜裂缝和撕裂裂缝是导致箱梁破坏的主要原因;在今后箱梁设计中,底板横向除应满足抗剪承载力外,孔肋尚需满足最小孔道间距的要求。     

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应分析

为了解波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应对结构受力的影响,以某(58+118+188+108) m单箱四室波形钢腹板部分斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,在跨中偏载和对称荷载作用下,计算主跨箱梁有索段和无索段顶底板混凝土正应力,分析各截面的剪力滞分布规律。结果表明:箱梁跨中截面混凝土顶板、底板正应力分布极不均匀,具有明显的剪力滞效应,箱梁混凝土顶板、底板剪力滞系数随距集中荷载作用点距离的增大急剧减小,截面顶板剪力滞效应均比底板大;箱梁顶底板均呈现正剪力滞效应,混凝土横隔板可以改善箱梁截面正应力分布,减弱剪力滞效应;顶底板剪力滞系数在无索段范围内急剧减小,有索段内急剧增大,车辆活载只在局部范围内引起较大的剪力滞效应,设计中应考虑此效应引起的不均匀应力。     

关于增设矮肋法防治大跨径连续刚构桥箱梁底板纵向裂缝问题的探讨

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能出现纵向开裂的现象进行了分析,从底板横向受力分析探求底板纵向裂缝成因.根据一座跨径布置为120+230+230+120 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的底板横向应力进行了分析, 提出了底板横向计算简化算法,并探讨了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出且相对方便施工的增设矮肋的建议方法,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考.     

大跨度V形刚构拱组合桥空间受力性能分析

小榄水道特大桥主桥采用100m+220m+100m预应力混凝土V形刚构与钢管混凝土柔性拱组合桥式结构,大桥全长7686.57m,桥型与跨度在世界铁路桥梁中均居领先地位。首先利用单元生死技术,编制了APDL命令流程序,考虑了混凝土的徐变特性,建立施工全过程仿真计算模型。针对吊杆、拱、梁受力比值进行了讨论,系统深入地研究了三片腹板剪应力分布规律,各施工阶段箱梁纵向弯曲正应力,成桥后箱梁纵向弯曲正应力和横向弯曲正应力的分布规律。研究结果表明,该新型组合桥梁结构,梁拱共同受力,结构弯矩效应主要表现为拱受压、梁受拉的受力特性,拱与梁在受力方面的优点得以充分发挥,结构竖向刚度大,外形轻巧。     

基于现场监测的超宽弯斜混凝土箱梁力学特性分析

为掌握宽弯斜混凝土箱梁的荷载效应分布特征,以某5×20m的预应力混凝土连续梁桥(箱梁宽54m,曲线半径小,斜交)为背景,开展从混凝土箱梁浇筑至运营前共1年的监测,采集并分析箱梁的应变和挠度;基于梁格法,建立箱梁有限元模型,分析箱梁纵、横向应力及竖向挠度。结果表明:监测期内,箱梁的应变和挠度变化显著;钢束张拉后箱梁跨中底板横向压应变小幅减小;满堂支架拆除后箱梁应变调整1～2d;箱梁纵向应变长期趋于平稳;预应力引起跨中上拱,曲线内侧至外侧上拱幅度逐渐减小;跨中断面横向应变比例集中在0～1且极值相差很小;弯桥与直桥跨中断面纵向应力差与曲线半径正相关;弯扭耦合作用下箱梁外侧箱室挠度陡增;宽跨比较大的曲线箱梁可按梁格法计算,进行纵向配束,并加强横向设计。     

高墩大跨曲线连续刚构桥结构形式与参数研究

依托主跨100m、墩高58m的贵州省坞家塆大桥,分别研究墩梁刚度比、箱梁超高方式、体系转换方式和桥墩结构形式对高墩大跨曲线连续刚构桥力学行为的影响。建立了考虑施工阶段的桥梁midas Civil有限元模型,分别调整相关参数,提取关键节段和截面的内力,并进行对比分析。结果表明,墩梁刚度比能改变桥梁横向振动形式;底板平置和底板斜置2种超高方式对结构内力影响不明显,但底板平置施工相对容易;"先边后中"和"先中后边"2种体系转换方式会影响截面应力变化方式;双薄壁墩比单墩稳定性及受力性能要好,但施工难度更大。