基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

基于实体单元的等截面宽箱梁有限元分析

目前,预应力混凝土箱梁宽跨比越来越大,依据平面杆系理论计算结果已较难体现结构空间效应。采用实体单元对3跨连续梁进行全桥精细化分析,着重考察箱梁墩顶顶板、边跨跨中底板及边支座附近应力状态,计算结果表明:梁单元和实体单元计算差异较大,实体单元模拟更接近宽箱梁实际应力状态。     

对预应力混凝土箱梁桥应力设计方法的探讨

在调查既有预应力混凝土连续箱梁桥开裂状况和裂缝形态的基础上,较全面地分析了引起箱梁受力开裂的原因。指出现阶段桥梁设计中采用的平面杆系程序,对箱梁局部应力估算的不准确是导致箱梁受力开裂的主要原因。根据箱梁结构的受力特点,提出采用应力设计方法解决预应力混凝土箱梁的受力开裂问题。通过实桥算例分析,论证了箱梁空间应力状态分析对保证箱梁桥结构安全的必要性。     

梁格法在变宽箱梁配束中的应用

对一单箱多室变宽连续箱梁桥分别利用梁格法和平面杆系法建模分析，并将二者计算结果进行对比，指出宽幅桥在结构受力上的一些特点，并据此对杆系模型的配束方案给出修改建议，为今后类似桥梁的结构计算和预应力布置提供一定的参考。     

曲线梁桥预应力筋张拉次序优化分析

以武汉长丰大道快速路高架中的L14联大跨度曲线预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,对工程中采用的预应力钢束张拉次序进行数值模拟及优化。采用独立建模耦合法建立混凝土实体与预应力钢束模型,通过ANSYS荷载步施加方式分别模拟实际工程中的预应力钢束张拉次序,一种腹板预应力钢束优化张拉次序以及4种顶、底板预应力钢束优化张拉次序,对比研究不同张拉次序对曲线梁桥力学性能的影响。研究表明,通过优化预应力筋张拉次序对桥梁的力学性能有一定的提高,并给出了更为合理的张拉顺序。     

连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析

针对可能造成某预应力混凝土连续刚构箱梁桥腹板斜裂缝的几种主要因素进行了敏感性分析,同时对平面杆系计算时无法考虑的箱梁横向受力的不利影响,采用MidasFEA进行了空间受力分析.分析指出纵向、竖向预应力有效性的降低及活载超载是造成腹板斜裂缝的主要原因之一;在计算腹板主拉应力时考虑箱梁横向受力引起的竖向拉应力的叠加效应会使腹板内侧某些区域的竖向压应力完全被抵消,进而导致腹板出现斜裂缝;同时指出箱梁内外温差变化,是产生竖向拉应力的主要因素.     

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。     

基于杆梁混合单元的系杆拱桥稳定性分析

进行预应力系杆拱桥稳定性分析时,系杆内的预应力不易于在梁单元中进行精确模拟.为找到一种易于为工程设计人员掌握的计算方法,采用梁单元模拟混凝土,采用杆单元模拟钢筋,通过建立杆梁单元约束方程模拟混凝土与钢筋的共同受力.为验证该方法的正确性,同时采用Solid65和Link10单元建立系杆梁实体模型作为校核.分析结果表明,基于混合单元建模得到的系杆梁变形与用实体单元建模得到的系杆梁变形基本一致,可以用于系杆内的预应力模拟.将此杆梁混合单元应用于和孚人行天桥的稳定分析,得到的稳定系数同变形情况与其他软件计算结果基本一致.     

混凝土连续箱梁桥温度应力对比分析

按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）对横截面正、负梯度温度模式的规定,分别对同一座3跨预应力混凝土连续箱梁桥的梁单元模型和实体单元模型施加相同的温度荷载进行温度效应分析,对比来自2种单元模型的梁顶和底缘的总温度应力、温度自应力和温度次应力的计算结果,阐述2套结果的异同点,分析差异的成因。指出基于平面杆系有限元理论软件算出的温度应力值有可能偏小,宜辅之以实体单元模型的计算结果作为校正。     

折面梁格法在宽箱连续梁受力分析上的应用

该文介绍了一种单箱多室箱梁结构实用精细化分析的折面梁格法。以某城市3×30 m跨径单箱五室预应力混凝土宽箱连续梁为例,分别建立平面杆系、三维实体单元和折面梁格法的有限元分析模型,分析了在恒载作用下的宽箱梁结构截面应力分布,对比三种计算方法结果。分析表明：宽箱梁结构在横断面上应力分布具有明显不均匀性,采用折面梁格法计算能够得到与三维实体有限元分析较为吻合的结果,是一种较为可靠、实用的简化计算方法,可供设计人员使用。     

混凝土箱梁施工温度控制研究

温度应力已被认为是混凝土箱梁开裂的主要原因之一。为了掌握水化热温度沿箱梁截面的分布规律,文章结合预应力混凝土连续梁桥的箱梁施工实践,运用有限元软件建立了箱形梁的实体模型,模拟实际混凝土水化热温度场分布,分析了箱梁底板应力时程变化,并与实测资料进行了对比分析,对箱梁温度控制提出必要的措施,为混凝土箱梁桥的设计和施工提供了指导。     

Y型墩及0号块整体支架施工关键技术研究

为研究Y型墩及0号块整体支架施工过程中的关键技术问题,以某主跨148 m预应力单箱三室混凝土Y墩刚构桥为工程背景,采用三维杆系单元建立支架整体模型,运用实体单元模拟分析局部应力,结合支架施工实际过程中的控制指标,研究支架体系安全性、混凝土收缩徐变影响和临时预应力束的作用效果。结果表明：Y型墩及0号块施工以支架应力和混凝土抗裂性为主要控制指标;钢牛腿锚固区为支架体系薄弱点,需采取相应的加固措施,降低钢牛腿受荷水平;采用Y型墩与0号块形成三角刚架承载,并辅以临时预应力束,可有效提高结构抗裂性,改善局部拉应力。     

钢管混凝土拱梁组合桥整体架设施工受力性能分析

针对钢管混凝土拱梁组合桥在整体架设过程中,钢系梁稳定性差、混凝土系梁需配置较多预应力钢束的缺点,提出采用钢管劲性骨架系梁的整体架设施工方法。为研究钢管劲性骨架系梁在施工过程中对拱梁组合桥各主要构件的内力分配影响效果,以某公路下承式钢管混凝土拱梁组合桥为背景,采用MIDAS Civil和Abaqus软件分别建立实际桥梁的整体杆系有限元模型和拱脚结点实体有限元模型,对施工阶段各主要构件进行受力性能分析。结果表明:通过分批张拉钢管劲性骨架中的系杆,可以减小各施工阶段钢管劲性骨架的钢管应力;钢管劲性骨架可以有效分担施工过程中的拱肋应力,使拱肋和钢管劲性骨架受力均匀;拱脚结点以纵向受压为主;拱肋受力均匀,稳定计算满足要求;靠近拱脚的吊杆应力稍大于跨中的吊杆应力,吊杆应力满足要求。     

箱梁横隔梁计算方法研究

以6跨预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,利用有限元程序建立了该桥梁的实体模型,获得空间分析的横隔梁的应力状态。在实桥修建过程中将振弦式应变计埋入横隔梁中,获得桥梁结构的实际内力分布特点,并与有限元计算结果进行对比分析。提出一种实用的利用两次杆系有限元计算分析横隔梁内力的简化方法,为预应力混凝土箱形梁桥横隔梁的设计与计算提供借鉴。     

预应力混凝土曲线箱梁桥空间受力特性分析

文章针对目前弯桥设计中广泛采用的杆系理论没法准确分析结构的实际受力特性的问题,提出了用于弯桥结构分析的实体退化系列单元及预应力空间效应的两阶段分析法,并用一数值算例对其进行了验证。以一实际P.C.弯桥为背景,对其成桥状态下结构的空间受力特性进行了研究,对预应力效应进行了评估,对正应力沿横向分布情况进行了分析,并将其与杆系理论分析结果进行了比较。研究发现:P.C.曲线箱梁桥的空间受力特性明显,在设计计算时其内力不均匀系数宜取1.15～1.20;应用该方法进行P.C.弯桥的空间受力分析是可行的、可靠的,实现了对预应力空间效应的准确分析,为完善P.C.弯桥设计提供了依据。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

悬浇箱梁底板崩裂原因分析及预防措施

预应力混凝土变截面连续箱梁桥在合龙施工过程中,出现底板混凝土崩裂的现象。就此运用计算软件对箱梁的局部应力进行分析,并通过对案例桥的验证判断出造成底板混凝土崩裂的主要原因是合龙底板预应力束管道的竖向偏差以及底板防崩钢筋的设置不足。     

悬臂板滞后施工下脊骨箱梁空间受力行为研究

为探究悬臂板滞后施工下脊骨宽箱梁受力行为,以某全预应力混凝土部分斜拉桥为背景,建立考虑施工过程的实体有限元模型。通过杆系模型与实体模型的内力对比,验证实体模型的合理性,并分析了恒荷载作用下悬臂板滞后施工以及后浇带长度对脊骨宽箱梁内力的影响。研究发现:相比杆系模型,自重作用下实体模型计算的箱梁竖向弯矩基本相同,计算的箱梁顶底板最大纵向应力存在10%左右偏差;恒载作用下,悬臂板后浇施工可改善箱梁截面纵向应力,且横向应力不均匀性分布较小;随着后浇带宽度的增加,截面纵向应力分布不均匀性增加,但横向应力分布不均匀性有减小趋势。     

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。     

连续箱梁预应力缺陷评估及加固技术研究

某预应力混凝土连续箱梁桥属于城市快速高架桥,在预应力张拉灌浆完成后,发现箱梁部分预应力钢束存在夹片外露长度偏大及夹片滑丝的现象,为进一步了解桥梁结构状态,进行了以预应力钢束检测为重点的全面检测和静载试验。通过现场外观检查,以及应力释放法推算结构现存应力状态,并结合静载试验和有限元结果,认为应力储备不足,提出了采用体外预应力提高结构应力储备的加固方案。