国内外规范关于竖向温度梯度的规定研究

竖向温度梯度对箱梁的整体、局部受力及变形具有一定影响,但目前大量采用的预应力混凝土箱梁在截面构造、结构刚度等方面均有较大变动,既有针对无砟无枕小型箱梁的温度场研究成果已不能完全适用。因此,有必要针对国内外规范关于竖向温度梯度的规定进行研究。通过对比英国BS5400、美国AASHTO、德国DIN101、新西兰桥梁设计规范和我国公路、铁路桥梁设计规范关于混凝土梁体竖向温度梯度的规定,以3?m高度的箱梁为例,在不考虑梁体铺装层厚度的情况下,对其竖向正、负温度梯度分布进行对比。研究得出:为掌握铁路预应力混凝土箱梁竖向温度梯度对结构受力和变形的影响,应准确模拟桥上有砟/无砟轨道结构对箱梁温度分布的影响,以及根据不同的阶段选取合适的温度梯度。     

高速磁浮大型箱梁日照温度效应分析

磁浮系统对于轨道梁的温度变形控制要求极高,现有规范对于温度梯度的规定没有考虑不同地区气候因素的影响。在已有文献试验数据的基础上,验证有限元拟合箱梁温度效应的正确性,建立磁浮箱梁有限元模型,研究日大气环境下箱梁在上海与青岛两地的温度效应,在此基础上研究风速对于箱梁温度梯度的影响。结果表明:不同地区由于日照辐射、风速、大气温度等因素的不同,箱梁的竖向与横向最不利温差大小不一致,但温差分布趋势一致;竖向与横向温差梯度与规范相比存在一些区别,主要表现为温差不是单方向减小;3种方法计算的竖向温度变形中,拟合公式由于没有考虑箱梁横向温度梯度,其计算的竖向温度变形最小,规范公式与三维模型计算结果相近;风速对于箱梁的温差有较大影响,风速越大,温差越小,实际工程应考虑当地风速的大小。     

简支小箱梁底板纵向裂缝原因分析

根据某桥预应力简支小箱梁底板纵向裂缝的分布形态,结合施工情况及检测结果,利用平面和空间计算模型,对箱梁底板纵向裂缝的产生原因进行了分析.同时研究了病害对箱梁底板受力的影响程度,为预制小箱梁的现场施工控制提供了有益借鉴.     

铁路40 m梁裂缝缺陷对结构受力影响的试验研究

我国新建高速铁路桥梁中大量采用40 m预制混凝土简支箱梁。为研究裂缝对结构受力性能的影响,对1孔有裂缝的40 m简支梁进行静载试验。结果表明：在设计弯矩作用下,裂缝位置混凝土仍保持弹性工作状态。顶板裂缝并未对梁体受力性能造成不利影响,但会影响结构的耐久性,裂缝应进行封闭处理。简支梁由简支存梁状态转变为悬臂存梁状态后会引起梁体顶板混凝土开裂。预制箱梁施工阶段应注意观测存梁台座的沉降。     

基于BP神经网络的混凝土箱梁最大温度梯度预测

混凝土箱梁受到太阳辐射、大气温度波动等多种气象因素的综合作用,结构内部会产生显著的非均匀温度分布。截面内温度梯度可能会导致桥梁结构产生过大的温度应力与温度变形,影响桥梁结构的安全性和耐久性。本文旨在探究气象因素对混凝土箱梁温度场的影响机理,并提出一种能精确预测中国多区域混凝土箱梁截面最大温度梯度的方法。首先建立了日照条件下混凝土箱梁温度场计算模型,将2 a以上气象资料作为输入条件,对多个地区混凝土箱梁温度场长期变化进行了仿真模拟,并对混凝土箱梁截面温度梯度的长期变化趋势进行了分析。然后利用主成分分析(PCA)确定了混凝土箱梁截面最大温度梯度预测模型所需的输入参数。最后利用遗传算法优化的BP神经网络建立预测混凝土箱梁竖向、横向温度梯度的网络模型,并与混凝土箱梁截面温度梯度进行比较。结果分析表明BP神经网络模型可以精确地预测混凝土箱梁最大温度梯度,预测值平均绝对误差(AAE)均小于0.9℃,均方根误差(RMSE)均小于1.2℃,决定系数(R2)均大于0.9。基于当地气象条件,本文利用经典的BP神经网络模型所建立的预测模型对中国不同地区的混凝土箱梁截面最大温度梯度均能给出准确的预测,为混凝土...     

铁路简支箱梁梁端裂缝对受力性能影响研究

研究目的:预制箱梁在吊运过程中,由于各吊点受力不平衡,在梁端吊孔附近容易出现纵向裂缝。为检验梁端开裂受损后结构的静力性能,本文通过32 m简支箱梁的弯曲和扭转静载试验,对其抗弯刚度、抗裂性和抗扭刚度进行分析。研究结论:(1)试验箱梁在吊运过程中受到较大冲击作用,导致梁端出现多条纵向裂缝,但未引起梁体跨中区域开裂;(2)梁端受损箱梁的实际抗弯和抗扭刚度均大于设计刚度,抗裂性能满足规范要求;(3)梁体实际抗弯刚度偏大的主要原因是结构的实际弹性模量比设计计算值大;(4)单线荷载不控制双线箱梁截面的应力设计;(5)吊点附近裂缝未影响到梁体的整体受力性能;(6)梁端裂缝应进行封闭处理,保证结构的耐久性和安全性;(7)本研究结论可为铁路预制简支箱梁的施工及质量控制提供指导。     

温度效应对连续曲线箱梁受力的影响

连续曲线箱梁在温度荷载作用下,会产生平面内弯曲变形或竖向挠曲和扭转变形。通过实例分析,研究了连续曲线箱梁在体系升(降)温、内外温差和温度梯度等温度效应下的受力特性。     

混凝土单箱双室磁浮轨道梁的日照温度场分布研究

日照作用下混凝土单箱双室磁浮轨道梁的温度场分布不均匀,易引起变形、开裂,影响轨道平顺性及行车安全性。基于传热学原理,结合上海夏季辐射和气温等气象资料,针对日照作用下混凝土双室箱梁的温度场分布展开有限元模拟分析,研究了不同时刻时轨道梁截面的温度分布规律,得到了箱梁在不同时刻的温度云图;提取最大竖向温差时刻腹板和最大横向温差时刻底板中线的温度值,拟合后得到横向与竖向的温度梯度曲线,与规范温度梯度对比后发现:竖向温度梯度峰值比规范值大,变化更加剧烈,且在底板附近存在反向温差,横向温度梯度峰值比规范值小,变化也更加剧烈且同样存在反向温差,双室箱梁的温度梯度模式与规范不一致。     

20m预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处理措施

根据现场预制20 m预应力混凝土箱梁时所发现的影响箱梁外现质量裂缝问题,结合实际工程中产生裂缝的原因,从荷载、温度变化、收缩、钢筋锈蚀、施工工艺等方面,以及物理、化学、力学等角度进行理论分析的同时.提出了相应的处理措施,并在实际施工中得到了较好的运用,解决了因裂缝和裂纹影响混凝土箱梁外观质量的问题.     

客货共线铁路32m单线箱梁静载试验研究

沪通铁路为设计时速200 km的客货共线铁路,桥梁采用预制架设简支箱梁结构,其中部分单线梁为适应高架站线情况,在通桥(2014)2231-Ⅳ的基础上切除了悬出的单侧翼缘板,对结构设计进行了改进,为此开展了静载试验以验证此类单线箱梁的受力性能。试验内容包含静载弯曲抗裂试验、梁端和桥面板受力性能试验。试验结果表明:实测箱梁最大挠跨比为1/3953,梁体刚度满足设计要求;加载至1.2倍设计荷载时箱梁没有开裂,结构抗裂安全性满足设计要求;梁端静载试验加载至架梁最大支反力时,梁端端面没有产生裂缝;桥面板受力性能试验加载特种活载、运营荷载时,桥面板测试区域没有产生裂缝。箱梁满足沪通铁路时速200 km客货共线使用要求。     

客运专线32m整孔箱梁冬季蒸气养护温度控制研究

研究目的:应用于铁路客运专线的32 m整孔箱梁,梁重800 t,冬季预制时,混凝土浇筑后水泥水化放热,致使内部温度升高,内外温差很大,易使表面出现裂缝.采用蒸气养护技术预制混凝土箱梁,可以进一步提高梁的品质,但蒸气养护的温度控制是非常关键的技术.本文通过对混凝土箱梁蒸气养护4个阶段温度控制的研究与分析,提出和确定箱梁冬季蒸气养护温度参数,指导现场混凝土箱梁的预制,确保箱梁的预制质量.研究结论:通过对32 m整孔箱梁冬季蒸气养护温度控制的研究,提出的箱梁冬季蒸气养护4个阶段的温度控制参数和预制工艺,经实施预制的混凝土箱梁各项指标均能满足<客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件>的有关规定,缩短了预制箱梁的周期,并确保了箱梁的预制质量.为保证工程进度创造了条件.     

沪通铁路时速200km客货共线通用32m双线箱梁静载试验研究

沪通铁路在国内首次采用时速200 km客货共线通用32 m双线箱梁,并在铁路预制简支箱梁中首次采用大吨位锚具,降低了箱梁的腹板厚度。但其关键技术需要进行现场试验验证,为此开展了箱梁的静载试验研究,试验内容包括静载弯曲抗裂试验和梁端受力性能试验。试验结果表明:箱梁实测静活载挠跨比为1/4 016,箱梁刚度满足设计要求;加载至1.2倍设计荷载时,箱梁没有开裂,结构抗裂安全性满足设计要求;梁端静载试验加载至最大支反力时,梁端没有产生裂缝,结构受力安全。试验结果表明箱梁设计合理,施工质量良好,满足时速200 km客货共线使用要求。     

高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道快速升降温模型试验研究

为深入系统研究高速铁路桥上CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道温度场分布规律,制作无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁1/4缩尺试验模型,通过开展快速升降温试验,分析CRTSⅡ型无砟轨道二维温度场分布规律,提出轨道系统横、竖向温度三维分布形式。研究结果表明:高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道竖向温度及温差分布呈三段式阶梯形;横向温度分布呈抛物线形;CA砂浆层是影响轨道系统横、竖向温度场分布的最主要因素;轨道系统竖向负温差主要产生于轨道板;轨道板与CA砂浆层间竖向温度梯度最为显著,最高达4.5℃/cm;横向最大负温差为-4.4℃,最大正温差为5.5℃,分别产生于底座板上部和中部;轨道系统横、竖向温度三维分布呈三段式阶梯形曲面。研究结果可为高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道温度效应设计和研究提供参考。     

大跨度混凝土连续箱梁桥日照温度场试验及仿真分析

为研究大跨连续箱梁桥的日照温度场分布特点与最不利温度梯度模式,以唐山曹妃甸工业区纳潮河2#大桥施工阶段实桥监测为基础,基于太阳物理学、传热学等相关理论,建立箱梁温度场的热边界条件。参考相关文献确定有限元瞬态热分析的环境参数与热工参数,运用ANSYS软件模拟日照下箱梁的瞬态温度场分布并与实测值进行对比分析,采用最小二乘法拟合出箱梁竖向最不利正温度梯度。研究表明:箱梁截面二维温度场近似关于桥轴线对称分布;顶板、底板、东腹板、西腹板内外表面日照最大正温差出现时刻分别为14:00、15:00、11:00、17:00;混凝土导热性能差,内表面峰值温度出现时刻滞后外表面2~3 h;唐山市曹妃甸区箱梁截面的竖向温度梯度为Ty=19.2e-4y;环境与热工参数选取合理,采用有限元软件ANSYS进行数值模拟具有较高精度。     

城市轻轨槽型梁温度效应及裂缝分析

以城市轻轨槽型梁为研究对象,采用精细化有限元方法研究温度效应及裂缝成因对槽型梁力学性能的影响,结果表明:竖向温度梯度对槽型梁竖向位移、纵向应力、横向应力均有较大影响,设计中不能忽略;系统温差只引起槽型梁变形,不引起应力,横向位移和纵向位移都是随着系统温差的增大而线性增加;普通钢筋可以抑制裂缝的发展,进行非线性分析时,除考虑材料非线性,还必须建立含普通钢筋的精细化模型,在预应力张拉后,锚固端裂缝分布最多,施工时可以在1/8跨径范围内采取补强措施来避免预应力张拉产生的裂缝。     

铁路连续梁桥环形裂缝检测及加固的动力性能研究

预应力混凝土连续箱梁桥在我国运用广泛,箱梁的内部环形裂缝已成为其突出的病害。为了研究裂缝产生的原因及相应的加固措施,以某铁路预应力混凝土连续箱梁桥为例,采用动应变测试裂缝处截面中性轴的位置,并对箱梁内部环形裂缝进行灌胶加固。通过比较加固前后箱梁的动应变响应数据,研究环形裂缝灌胶加固的性能和效果。结果表明:施工过程中接缝处理不当是造成合龙段处箱梁内部顶底板环形裂缝的主要原因。裂缝截面位置的实测中性轴比设计的理论中性轴高出了14 cm,截面刚度明显降低。对裂缝进行灌胶加固后,实测中性轴下移了5 cm,该位置满足设计要求,有效提高了裂缝处截面的刚度。对箱梁内部裂缝进行处理时,应依据裂缝产生的原因进行多种加固方案的比选,以选择兼具加固效果和经济效益的方案。     

客运专线箱梁预制施工技术研究

结合中国铁道建筑总公司科研课题"客运专线箱梁预制场工业化研究",重点介绍了客运专线箱梁预制施工的主要内容和方法,为进一步开展客运专线箱梁预制施工提供参考.     

武广高速铁路双线整孔简支箱梁预制技术

武广铁路的900 t双线简支箱梁预制技术在国内首次应用,其预制工艺复杂。在现场施工过程中,针对大体积混凝土浇注的温度控制,混凝土的裂缝控制,张拉后的徐变控制等进行了机理分析和试验研究,其研究结果满足设计施工的各项技术要求,保证了武广高铁的正常运营。     

铁路斜腹板简支箱梁温度应力计算方法研究

温度应力是导致预应力混凝土桥梁结构产生裂缝的主要原因之一。为了研究箱梁温度应力分布规律,以盘营客运专线单线预制斜腹板箱梁为研究对象,分别采用规范计算法、考虑空间整体效应的温度应力计算法~([1])、有限元计算法3种方法,对箱梁温度应力进行系统的计算分析,并对各方法计算结果进行比较。结果表明,规范法未能考虑空间整体效应,是偏于不安全的,考虑空间整体效应的温度应力计算法与有限元计算法吻合较好。设计中应考虑空间整体效应的影响,方能得出与实际更吻合的应力结果。结合盘营客运专线简支箱梁温度应力计算结果,提出斜腹板箱梁温度应力的计算方法,为工程设计和施工提供可靠的依据。     

张拉螺纹钢对箱梁吊梁孔结构受力的影响

在起吊、移动箱梁的过程中,梁体吊梁孔周围普遍会产生开裂现象。吊梁孔横向间距的减小会对梁端受力分配产生不利影响。本文基于现有的简支箱梁竖向加固方法并结合一非标梁的实际工程情况,提出了一种张拉螺纹钢辅助吊梁方法。根据一新建高速铁路简支(箱形)非标梁采用张拉螺纹钢辅助吊梁方法前后的吊梁试验结果,通过对比实测应变与裂缝发展情况,证明该方法有利于减少吊梁过程中梁体开裂的可能性并降低混凝土应力水平。