波形钢腹板箱梁桥竖向温度梯度效应研究

波形钢腹板梁桥因其结构组合的特殊性,在不同温度场作用下结构受力状态复杂。为明确现行不同标准对波形钢腹板组合梁桥竖向温度梯度效应的计算差别,文中基于某波形钢腹板组合箱梁桥建立精细化三维有限元计算模型,对比分析中、美规范中竖向温度梯度分布模式下的温度效应。结果表明,不同规范关于温度梯度的分布模式和取值存在明显差异,波形钢腹板连续梁桥在温差作用下温度效应显著,不容忽视,可根据桥梁所处环境对现行规范进行优化;在正、负温度梯度作用下,波形钢腹板均受到最大拉、压应力;正温度梯度作用下,按照美国AASHTO规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力;负温度梯度作用下,按照中国JTG D60-2015规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力。     

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。     

级配碎石过渡层沥青路面结构设计方法研究

基于级配碎石过渡层沥青路面结构典型病害——车辙和疲劳开裂,确定控制级配碎石过渡层沥青路面4个设计指标:沥青层底弯拉应变、级配碎石层顶面竖向剪切应力、半刚性基层层底弯拉应力与路基顶面竖向压应变,给出推荐容许值和路面结构设计流程图;在不同土基强度和交通量分级下,给出级配碎石过渡层沥青路面的合理结构。     

大跨连续刚构桥上部结构的优化设计

结合长潭坪预应力砼连续刚构桥,对其上部结构进行优化设计,主要包括下部结构的模拟、桥面铺装优化、梁高优化。优化结果采用沥青砼桥面铺装,梁高为墩顶处采用8.3 m,跨中采用3.5 m。桥面铺装优化后,沥青砼铺装的梯度温度效应产生的应力比砼铺装的显著降低,截面正应力得到明显改善；梁高优化设计后,在最不利效应组合下,最大压应力均未超出规范要求的17.75 MP a ,截面正应力满足规范要求。     

界面脱层的钢桥面铺装结构温度应力分析

为了研究粘结层界面脱层破坏对钢桥面铺装结构温度应力的影响,采用有限元软件建立钢桥面铺装结构模型,施加温度荷载(基准温度35℃,铺装面层65℃,钢板底面45℃),分析粘结层不同脱层面积及不同脱层形式下铺装结构温度应力的变化情况。计算结果表明:粘结层界面脱层对铺装结构的温度应力影响显著,在贯穿脱层情况下,铺装结构的温度应力随脱层面积的增大而增大,50%面积脱层时的层间应力是完整粘结时的2倍多;粘结层不同脱层形式对铺装结构温度应力的影响不同,其中中间脱层对铺装结构的温度应力几乎没有影响,贯穿脱层、间隔脱层和旁边脱层由于破坏了层间粘结的整体性,对铺装结构温度应力影响较大。     

随机荷载作用下沥青路面应力应变分析

应用有限元软件ABAQUS建立轮胎/路面结构模型,研究轮胎与路面的接触印迹及随机荷载下沥青路面三维结构应力、应变变化特征。结果表明:沥青路面竖向、横向、纵向应力应变随荷载的非线性增加而非线性增加,随路面深度增加应力应变逐渐减小,在沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中现象。在荷载作用分析点,竖向、横向及纵向应力最大应力值出现在上面层,竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向和横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,纵向方向反复的拉压变形,可能是导致路面轮迹带材料产生疲劳损坏的原因。沥青路面结构应力应变受温度变化、荷载等多种因素影响,残余应变恢复时间延迟体现沥青材料的黏弹性特征。     

车辆多轮动载作用下柔性路面动应力响应

为研究重型车辆多轮动荷载产生的柔性沥青路面应力特性,建立考虑黏弹性的柔性沥青路面三维有限元模型,分析重型车辆多轮随机动荷载和移动恒动荷载作用下柔性沥青路面动态应力响应。结果表明:在路面的确定位置,2种动荷载作用下沥青各层的各向应力变化规律基本一致,而每个车轮通过时各向应力变化规律不同,沥青下面层Sup25底面纵向和横向应力呈现拉应力状态,且大于沥青各层上面的各向拉、压应力;在车辆行驶区域,沥青层各点的各向拉应力和压应力最大值出现的位置及大小均不相同,随机动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值的变化幅度较大,分别大于和小于移动恒动荷载作用下各点的各向拉应力和压应力最大值;沥青层各层在随机动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力相对移动恒动荷载作用下各向最大拉应力和最大压应力分别增加1.63%~20.14%和2.13%~28.93%;在研究柔性沥青路面动态响应时,必须考虑路面不平度引起的车辆多轮动荷载及其随机变化的影响。     

基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。     

基于各国家地区桥梁规范的箱梁梯度温度效应模拟方法

各国家地区的桥梁设计规范中对竖向梯度温度分布的规定均不相同,在进行混凝土连续箱梁桥温度效应有限元计算时,不易进行模拟。为了提高计算效率,提出了一种能够智能匹配不同梁高梯度温度场函数的模拟方法,通过编程在有限元计算软件中加以实现。在某公路3跨预应力混凝土变高连续箱梁桥的设计中,采用实现了新模拟方法的SCDS软件对中国规范和欧洲规范梯度温度效应进行计算,并与通用有限元软件MIDAS计算结果作对比分析。研究结果表明:3种规范的主要差别在于温度基数的取值及对于结构下缘温度的考虑;运用新的温度分布模拟方法可提高工效;用该方法模拟温度函数,温度效应计算结果与MIDAS一致;3种梯度温度所产生的结构效应中,美国规范最大,中国规范居中,欧洲规范偏小。     

考虑温度-车辆耦合的准低温季节混凝土桥铺装应力分析

为了研究环境与车载耦合作用对混凝土桥铺装层受力的影响,首先推导材料特性随温度变化的沥青混合料桥面铺装在温度—车辆耦合作用下的应力有限元计算公式。然后采用有限元方法建立混凝土箱梁桥多层铺装复合结构仿真模型,通过现场实测和仿真计算,分析准低温季节铺装结构温度场日变化和车辆荷载耦合作用下的铺装层拉应力。计算结果表明:拉应力峰值出现在桥墩上方对应的铺装层表面,较易较早出现开裂破坏;考虑铺装各层结构温度梯度变化后,耦合作用下的横向拉应力峰值在中午处于谷值,纵向拉应力峰值变化不明显;耦合荷载作用下的横向拉应力峰值比车辆荷载作用情况增加2.76倍,纵向拉应力峰值涨幅为42%。在铺装层的设计中必须考虑温度荷载的作用。     

温度与移动荷载作用下特重交通RCC基层沥青路面结构响应分析

为便于传统半刚性基层沥青路面改造方案结构优选,使改造后的路面能更好地承受特重交通与环境温度作用,针对碾压混凝土(RCC)基层以及组合式基层沥青路面两种改造方案,利用ABAQUS有限元软件进行其在大气温度作用下的路面结构温度场预估、温度应力分析,以及典型温度场与移动荷载的耦合分析。结果表明:①大气温度对路面温度场的影响主要集中在面层,尤其是中上面层,温度变化梯度对温度应力影响较大;②温度应力主要集中在基层及以上结构层,面层在温度较低时承受拉应力,基层顶面承受较大的温度压应力;③相比于组合式基层,RCC基层沥青路面在温度与移动荷载共同作用下,其沥青中下面层剪应力、沥青层层底弯拉应变以及土基顶部压应变等均具有更为明显的力学优势,且抗疲劳开裂和永久变形损伤预期寿命最长。RCC基层沥青路面可作为特重交通路面改造工程的优选结构。     

砂卵石隧道施工力学效应数值分析

为了研究砂卵石隧道施工过程中支护结构的受力特征,本文借助数值模拟手段,对砂卵石地层隧道力学效应进行了详细分析。研究发现:(1)初期支护在施工过程中出现了应力集中,拉应力集中主要发生在拱顶、拱腰位置;压应力集中主要发生在拱脚、拱顶和拱腰位置。(2)随着施工的推进,应力一直在积累增加,同时压应力和拉应力最大值出现的位置主要在拱脚和拱顶处。其中压应力最大值由拱顶到拱腰再到拱脚,即由上往下转移,并且在下台阶支护施做后,拱脚处压应力突然增大。     

大截面抗滑桩水化热温度场及应力场机理分析研究

通过利用有限元模拟分析,根据工程和现场环境的在特点,准确地模拟了实心和箱型两种抗滑桩混凝土水化热产生的温度场和应力场变化状况,并考虑了与空气的对流及与锚固地基土的热传递等各种初始条件和边界条件因素,通过对两种结构抗滑桩里表温差、温度峰值、温度峰值、拉压应力和容许应力出现时间的影响分析,认为箱型抗滑桩具有散热表面较大,温差较小,在温度变化和应力变化均小于实心结构抗滑桩,其具有更好的耐久性和安全性。     

混凝土桥水泥铺装层温度应力研究

针对典型T梁和箱形梁桥,在简支和多跨连续边界条件、承受正温度梯度、负温度梯度、温度和汽车耦合作用下,用有限元法分析水泥铺装层的受力特征和铺装层拉应力、层内最大剪应力、等效应力和接触层间法向拉拔力、层间剪应力,以及各应力对铺装厚度的敏感性.以箱形梁桥为对象,比较分析了连续水泥铺装和划缝、带裂缝工作状态下受力以及配钢筋的影响.提出了设计、施工建议.     

混凝土桥水泥铺装层温度应力研究

针对典型T梁和箱形梁桥,在简支和多跨连续边界条件、承受正温度梯度、负温度梯度、温度和汽车耦合作用下,用有限元法分析水泥铺装层的受力特征和铺装层拉应力、层内最大剪应力、等效应力和接触层间法向拉拔力、层间剪应力,以及各应力对铺装厚度的敏感性.以箱形梁桥为对象,比较分析了连续水泥铺装和划缝、带裂缝工作状态下受力以及配钢筋的影响.提出了设计、施工建议.     

大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥抗裂影响因素分析

针对大悬臂宽箱梁悬臂板根部容易开裂的问题,以某大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥为工程背景,采用ansys软件建立精细的空间块体模型,设置9个荷载工况,分析预应力、恒载、偏载、对称活载、正温度梯度、负温度梯度、整体升温、整体降温、收缩变形对结构应力的影响,根据拉应力的分布,总结出各工况抗裂特点,得出对悬臂板根部横向拉应力影响大的主要因素为活载、负温度梯度、收缩变形。     

黄河二桥桥面铺装层间稳定性试验研究

该文选取在新郑高速公路上试验桥拔拉试验中性能较好的防水粘结层材料进行了相关的室内外试验研究。分别就垂直压力变化、温度等因素对于层间抗剪强度和粘结强度的影响规律进行了探讨,回归得出抗剪强度与粘结强度二者之间的关系,并确定了15℃时该桥铺装层层间稳定性控制指标———容许粘结强度。     

交通荷载作用下路面结构动态响应分析

为研究路面结构在交通荷载作用下的动态响应,应用ABAQUS软件建立路面的三维有限元模型。探讨了3种路面结构在交通荷载作用下的动压应力和拉应力、水平剪应力和竖向位移等指标。研究结果表明：（1）3种路面结构的最大压应力随着深度的增加逐渐减小,且都在深度0.30m附近出现显著变化;随着所受轴载的增加,结构层面层承受的压应力也随之增大,并向深处扩散;当车载为150kN时,面层所受的压应力为0.15~0.25MPa,而车载为450kN时,基层内的压应力以达到0.15~0.25MPa;在正常行驶情况下,行驶速度为100km/h时,荷载经过时,最大压应力显著变化范围位于0~0.3m深度处;（2）3种路面结构所受的剪应力相对于压应力和拉应力来说较大,这说明汽车在行驶过程中对路面结构的剪切破坏更为明显;（3）前两种路面结构型式中的拉应力整体上呈现先增后减的变化,且都在路面面层出现较大的拉应力,第3种路面结构型式的拉应力基本上呈递增型式,但在0.3m深度以下增长缓慢,路面底基层仍然承受一定的拉应力;（4）通过将试验数据和模拟数值进行对比分析,模拟数据基本与试验实测数据一致,说明建模时所选取的参数能够较好的模拟移动行车荷载对路面的影响;将路面结构所用材料的抗折强度与无侧限抗压强度同模型的模拟值进行对比,得知不同中方案中路面的材料强度储备充分,能满足行车荷载所产生的压应力和拉应力,路面结构设计满足要求。     

连续箱梁桥混凝土铺装桥面梯度温度取值探讨

按照新规范计算得到的混凝土铺装桥面箱梁桥的梯度温度应力与旧规范以及新规范沥青铺装的梯度温度应力相差较大.在比较分析的基础上,指出现阶段箱梁桥的结构设计中,对于采用混凝土铺装的桥梁结构也需要考虑铺装层厚度对梯度温度取值的折减作用,提出了一种梯度温度的折减模式.