钢—混凝土组合梁桥混凝土桥面板的抗裂设计方法研究

以重庆市合川区乡野步道云门试验段连接桥工程4#桥为例,分析该钢—混凝土组合梁桥在设计上提高混凝土桥面板抗裂性能的方法。该桥在结构上采用V形支撑降低墩顶负弯矩峰值,在施工过程中采用桥面板滞后结合法、跨中压重法增大墩顶负弯矩区压应力储备,从而降低了成桥墩顶负弯矩区拉应力,提高了混凝土桥面板的抗裂性能。通过分析提高混凝土桥面板抗裂性能的结构设计方法以及施工过程的抗裂措施,为钢—混凝土组合梁桥的设计提供参考。     

基于混凝土损伤塑性本构模型的桥墩仿真分析

由于花瓶墩的体型巨大且几何构型不规则,采用一般的杆系单元方法只能近似分析其力学性能。利用ABAQUS的三维实体单元,分析该墩在组合工况作用下的三维应力分布情况,建立钢筋混凝土损伤塑性本构,计算桥墩混凝土开裂区的钢筋应力,分析混凝土裂缝的分布情况。与杆系单元相比,考虑混凝土损伤塑性本构关系的实体有限元仿真,更能直观精确地显示出非规则性结构的受力及细部裂缝的空间分布情况。     

钢—混组合箱梁桥的正常使用阶段静力分析

以某钢—混组合箱梁桥为例,依据新规范建立了该桥的有限元分析模型进行该桥的正常使用阶段进行静力验算分析,结果表明正常使用阶段钢箱梁的正应力、混凝土桥面板的压应力满足规范的要求,但在中墩区域及其附近、边跨梁端长预应力束锚固区域,混凝土桥面板可能会开裂,钢—混组合梁的计算挠度和验算结果满足规范要求。     

钢-混凝土组合梁桥施工的时变空间有限元分析

结合某实际工程，介绍了钢-混凝土组合粱桥的体系转换施工技术，通过对有体系转换钢-混凝土组合粱桥施工过程进行时变空间有限元分析，并将计算结果与无体系转换组合粱桥计算结果进行对比，表明钢-混凝土组合体系转换施工技术能够在不增加桥梁结构应力的情况下，有效控制桥梁结构在施工荷载与二期恒载下的变形，从而实现较大的跨越而不增加桥梁截面高度，大大提高了材料的利用效率．     

预应力混凝土刚构桥裂缝分析

针对预应力混凝土T构桥施工过程中出现的裂缝,采用空间有限元进行了局部应力与墩顶现浇段整体有限元分析,给出了腹板竖向开裂的原因。并在此基础上,给出了针对性的加固方案及改进措施。     

高桥墩温度场试验及有限元仿真分析

通过监控某大桥高桥墩施工过程中不同位置的温度,得到了混凝土浇注初期、浇注完成及模板拆除后桥墩内部各测点的温度变化规律,利用ANSYS对试验高墩进行有限元仿真分析,得出混凝土水化热的温度应力云图和温度应力变化曲线,进一步分析了桥墩外表面和中心的温度应力变化规律。通过研究高桥墩在施工阶段水化热温度场的变化规律,为制定预防高桥墩混凝土表面开裂的措施提供依据。     

意外堆土对高架桥结构安全性评估分析

高墩高架桥的桥墩受横向荷载非常敏感,意外堆土对高架桥既有桥墩可能产生重大影响,必须加以控制。为评估意外堆土对某高墩高架桥结构受力性能的影响,通过现场调查,考虑了堆土的侧向刚度,采用midas有限元分析软件建立模型分析了堆土对桥墩及主梁受力性能的影响,理论分析表明:若没有上部结构对桥墩的支撑作用,在上述意外堆土荷载作用下,墩内最大拉应力将接近8 MPa。考虑上部结构对桥墩提供的有效支撑后,在最不利意外堆土压力与恒载的共同组合下,2#桥墩最大会产生约1.13 MPa拉应力,但小于C30混凝土的抗拉强度标准值2.01 MPa。基于分析结果对意外堆土后的桥梁状态进行了评估,并提出了相应的处理建议,可为同类事故的分析和处理提供参考。     

自复位部分填充钢管混凝土桥墩力学性能研究

为分析具有自复位功能的部分填充钢管混凝土桥墩在水平往复荷载下的力学性能,针对该类型桥墩进行了理论研究,并以桥墩钢管壁厚、预应力比和钢绞线张拉度为设计参数建立有限元模型,在恒定轴力与水平往复荷载作用下开展了弹塑性分析。结果表明：桥墩壁厚和预应力比影响桥墩的水平承载力,适当降低张拉度可提高桥墩结构的安全富裕度。因此,在工程实践中可通过合理地选取桥墩壁厚、预应力比和张拉度,以达到承载力和抗震性能的最优组合,该理论分析方法可为工程实践提供参考。     

混合梁钢—混凝土结合段局部应力分析

结合工程实例,采用有限元程序ANSYS对混合梁钢—混凝土结合段处的应力状况进行模拟分析,通过计算得出接头处在恒载及活载作用下的最不利荷载组合及应力。结果表明在钢—混凝土结合段,钢与混凝土的承压均满足要求,传力顺畅,受力合理。     

钢-混组合桥墩轴压行为分析

钢-混组合柱子是钢-混凝土组合结构的形式之一,该结构具有良好的抗压、抗震和抗弯性能,在工业工程中有较广泛的应用,如应用在受压为主的拱桥的拱肋和受压为主的柱子,但是在桥梁桥墩中的应用进展缓慢,根据钢-混组合桥墩优越的性能特点,结合桥梁桥墩的结构受力实际情况,对钢-混组合桥墩的轴压行为进行模拟分析,分析结果为钢-混组合桥墩的设计及施工提供参考借鉴。     

立式预制混凝土拱肋施工期温度及收缩裂缝问题研究

以某系杆拱桥施工过程中立式预制混凝土拱肋开裂的工程实例为背景,采用理论计算分析,推导了混凝土拱肋温度及收缩应力计算公式,分析了混凝土拱肋在施工期应力变化情况,同时也采用有限元软件建立混凝土拱肋的有限元模型,并将有限元计算结果与理论计算结果进行了对比。研究表明,拱肋受到胎膜的连续约束,在季节性温差及混凝土自身收缩作用下的温度及收缩应力是导致拱肋开裂的主要原因。研究结论对混凝土桥梁预制构件的裂缝防治有一定的意义,同时本文的计算方法可以适用于其他类似结构施工期的开裂分析。     

钢混凝土连续组合梁负弯矩区抗裂设计优化研究

虽然钢混凝土连续组合梁桥在支座处负弯矩区混凝土桥面板处施加了预应力,但仍然存在桥面板拉应力过大导致混凝土开裂的问题。为解决这一难题,以山东省广饶县小清河特大桥2 号主桥为例,在对钢混凝土连续组合梁桥的设计难点及其相关技术措施进行评价的基础上,基于部分组合技术及桥面板混凝土分步浇筑技术,对钢混凝土连续组合梁桥的支座处负弯矩区的受力性能进行优化设计。基于Midas Civil 有限元模型,重点对该组合梁桥负弯矩区的抗裂性、支点反力及全桥刚度进行研究。研究结果表明:同时使用部分组合技术和桥面板混凝土分步浇筑技术,桥梁营运期内负弯矩区混凝土桥面板始终受压;仅采用部分组合技术或桥面板混凝土分步浇筑技术,桥梁营运期内负弯矩区混凝土桥面板受到拉应力作用,且拉应力较大。由此可知,综合使用部分组合技术和桥面板混凝土分步浇筑技术,可以有效降低钢混凝土连续组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力,防止混凝土桥面板开裂,改善桥梁耐久性。     

半装配式RUHPC-RC组合桥墩设计与施工方法研究

半装配式RUHPC-RC桥墩,是以预制的RUHPC(配筋的超高性能混凝土)为模板,内浇普通钢筋混凝土,形成的一种新型组合桥墩形式,与传统混凝土桥墩相比,可显著提高结构的耐久性,具有承载力高、延性好等受力特点,同时RUHPC预制管作为免拆模板,可实现快速施工,预期可大幅降低桥墩的养护成本和全寿命周期造价。以某跨海大桥为研究背景,进行了引桥柱墩结构试设计,并具体介绍了RUHPC-RC组合桥墩的承载力验算、施工流程、施工方法和工艺要求,并对组合桥墩的未来发展方向进行展望,可为今后的同类工程实践提供参考和借鉴。     

超高韧性混凝土(STC)组合桥面施工关键技术研究

为防止钢桥在设计年限内桥面铺装受损以及桥面结构疲劳开裂,由中铁九局承建的大安北公铁立交桥改造工程采用高韧性混凝土组合桥面层进行施工,施工验收时表面无裂缝,强度符合要求。检测及试验分析结果表明,采用钢—STC组合的桥面结构比使用沥青混凝土时的桥面板横向应变平均减少89%,纵肋纵桥向应变平均降低78%,超高韧性混凝土特点为自重轻、承载能力大以及施工方便,对于该材料的实际应用具有指导性意义。     

强迫位移法在连续钢—混凝土组合曲线箱梁桥的适应性研究

强迫位移法是一种给钢-混组合结构的墩顶混凝土板施加预压应力的方法。建立连续钢-混组合曲线箱梁桥的ANSYS有限元模型,计算不同曲率半径时,采用强迫位移法时结构的性能指标。研究结果表明：当曲率半径较小时,强迫位移法（中墩处内、外侧支座施加相同的强迫位移）会使结构产生严重的扭转,导致内、外侧钢梁、混凝土板内力及内、外支座反力差异较大,因此在小半径的钢-混组合结构曲线箱梁桥中需谨慎使用。     

钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

石板坡大桥墩梁固结点局部应力分析

为掌握石板坡大桥墩梁固结点的三维应力状态,建立了墩梁固结点结构分析的空间有限元模型,根据施工过程中及成桥后的工况,分别进行了空间有限元计算,得到了墩梁固结点在三种工况下的应力分布情况,检验了设计的安全性与合理性,提出了改善墩梁固结点应力的措施和方法,为设计和施工提供了科学的依据。     

钢桁-混凝土T构组合桥温度效应研究

为了研究混凝土T构温度效应和开裂问题,基于某客运专线黄河铁路特大桥混凝土T构部分,利用有限元计算软件建立桥梁上部结构模型,计算分析在日照影响、极端温度荷载两种荷载工况下钢桁架应力及混凝土应力变化规律。结果表明,温度荷载作为结构设计的控制荷载对超静定结构的影响明显,钢轨和扣件的约束会对桥梁结构温度次内力的大小产生重要影响;在线性温度荷载作用下,钢桁-T构组合结构桥梁的桁架杆件和主梁截面的应力大致呈线性变化;在极端温度荷载作用下,截面最大应力发生在1/4跨处,达到1.26MPa,且V形斜杆总是一端受拉一端受压。     

钢管混凝土系杆拱桥中墩处拱脚应力分析

为准确掌握拱脚的应力分布,指导结构设计,通过大型空间有限元分析程序对某(88+88)m钢管混凝土系杆拱桥中墩处拱脚及与其相连接的系梁进行分析。分析结果表明,在最不利工况下,系梁靠近中支点实体混凝土的箱梁底板混凝土压应力较大;拱座顶部混凝土存在一定水平的顺桥向拉应力;在拱肋与拱脚的局部连接位置产生非常明显的应力集中现象;中墩处系梁实体混凝土内配置横向钢束后,该处混凝土横、竖桥向应力水平较低,仍以平面受力为主。     

基于混凝土塑性损伤模型的桥墩在快速水流作用下的损伤分析

为探究快速水流作用对桥梁水下结构的影响,基于混凝土塑性损伤模型,建立了某桥墩在水流压力作用下的有限元分析模型,系统分析了不同水流速度、水深条件下不同强度桥墩结构变形及损伤的发生、发展过程及特征。结果显示,快速水流作用下,桥墩根部迎水面的受拉区更容易发生损伤;考虑结构非线性后,桥墩的水位高度临界值在8m左右,水流速度的临界值在6m/s左右;超过临界值后桥墩的塑性损伤及墩顶位移发展急剧加快,在一定条件下会超过规范限值。计算结果还表明,对同一个桥墩而言,损伤发生时的预警流速仅为按照规范规定的墩顶位移限值确定的预警流速的0.6倍左右,故目前传统设计的桥梁存在一定的损伤隐患;而提高混凝土强度并不能显著提高预警流速,将混凝土强度从C25提高到C40,预警流速仅增加了10%。