混凝土箱梁温度场有限元分析

应用大型有限元分析程序ANSYS对南京长江二桥北汊主桥0号块箱梁混凝土的浇注温度场进行了分析，并将计算结果与混凝土连续箱梁的实测温度进行了比较，结果显示用本文所建立的有限元分析模型可以精确的仿真实际混凝土温度场。     

混凝土箱梁温度场观测与分析

为了确定适合新疆伊犁地区特点的大跨度钢筋混凝土箱形梁桥的温度梯度模式,以新疆伊犁河大桥施工为工程背景,对大跨度钢筋混凝土箱形梁桥箱梁的温度场进行现场连续观测。采用有限元法,计算和分析基于建桥地区气候特征的钢筋混凝土箱形梁桥的温度梯度模式,并与现场实测温度数据进行比较,计算值和实测值吻合较好。最后利用数理统计的方法,拟合出桥梁施工控制时刻的升温模式和降温模式温度场,并与国内外设计规范中有关温度荷载的规定进行比较,其结果与英国BS5400规范温度梯度模式和我国公路桥涵新规范温度梯度模式较为一致,从而验证了推荐的温度梯度模式的合理性。本分析研究方法及推荐的温度梯度模式对类似桥梁工程的设计和施工具有指导意义。     

混凝土箱梁的温度场

本文在实桥观测与实验研究的基础上，论证了大气变温对混凝土箱梁的作用。     

混凝土箱梁桥面铺装结构温度场有限元分析

该文针对桥面结构的简化模型,利用傅里叶传热定律建立桥面铺装结构体系温度场的二维计算模型,根据当地气象条件确定边界条件及初始条件,采用ABAQUS 有限元软件求解,建立了一种桥面铺装层温度场的数值计算方法.通过计算得出桥面结构的温度分布及变化情况,并求出了桥面结构不同部位的变温速率.在正确掌握气象条件及材料的热物性参数条件下,采用该方法,可以为混凝土箱梁沥青桥面铺装结构温度应力和抗裂等进行计算分析,方便地预测其二维温度场.     

混凝土箱梁桥温度场的模拟

为了精确模拟混凝土箱形梁桥中温度场的分布情况,详细地分析了影响温度场变化的主要因素,并把这些影响因素转化成热传导的边界条件,施加在桥梁结构上,然后进行有限元瞬态热传导分析,就得到任意时刻桥梁结构的温度场.通过实例计算,说明了利用该方法计算出的温度分布和温差极值比现行规范与实际更接近,以此为基础计算出来的温度应力更准确.     

混凝土箱梁温度场计算方法研究

混凝土箱梁桥温度场是非线性的,其分布主要取决于环境条件、物理性质、几何材料特征以及桥梁走向位置等因素。本文简要介绍了一个考虑以上因素计算箱梁表面温度分布的解析模型,在此基础上进行箱梁桥温度场的热力学有限元瞬态分析。以杭州湾跨海大桥非通航孔桥为例,计算大跨预应力混凝土箱梁结构的温度场,通过与规范的计算进行比较,得到一些关于混凝土箱型梁桥温度效应的结果,可为工程设计和管理提供必要的依据。     

预应力混凝土箱梁日照温度场试验及仿真分析

通过对某大跨预应力连续箱梁桥进行连续数日的温度场观测试验,验证了我国最新规范关于日照温度效应设计条款的可靠性;同时基于平面非稳态温度场理论,引入箱梁截面温度分布求解的解析模型,应用ANSYS有限元软件对实桥进行日照作用下温度场分布的时程仿真分析,而后将解析模型所得结果同现场试验结果进行比较,验证了预应力混凝土箱梁温度场引入数值仿真分析的可行性。     

温度场作用下大跨混凝土箱梁横向分析

为研究温度效应对大跨度混凝土结构受力的影响,结合某铁路特大桥实际工程,建立了混凝土箱梁的热-结构耦合分析三维有限元模型,分析了在温度场作用下混凝土箱梁的应力分布规律以及温度场变化对横向分析结果带来的影响.     

节段现浇预应力混凝土宽箱梁后浇湿接缝的早龄期受力分析及开裂控制

针对节段现浇预应力混凝土箱梁后浇湿接缝在早龄期因收缩导致的开裂问题,以嘉鱼长江公路大桥为背景,通过试验测试了该桥施工阶段箱梁混凝土早龄期力学性能,得到了箱梁节段混凝土的收缩预测模型。基于此,采用有限元软件Midas/FEA建立了湿接缝及相邻节段箱梁的有限元模型,分析了湿接缝在混凝土收缩作用下的应力场,并对不同的预应力张拉方案进行了分析。结果表明:湿接缝在混凝土收缩和相邻节段约束作用下,其在混凝土浇筑后第3 d在结合面位置由收缩导致的拉应力达到了1.8 MPa,为该龄期混凝土抗拉强度的87%,因此需在此时进行预应力的张拉以降低混凝土拉应力,防止混凝土在早龄期开裂;若湿接缝按常规方案张拉预应力,湿接缝早龄期最大主拉应力均小于混凝土即时抗拉强度,但其28 d最大主拉应力为2.75 MPa,为该龄期混凝土抗拉强度的93%,存在开裂风险;在该文提出的张拉方案下,湿接缝在早龄期最大主拉应力比常规方案降低了22.2%~32%,有效保证了后浇湿接缝在早龄期的抗裂性要求。     

水化热对早龄期连续刚构箱梁开裂的影响

针对某大跨径预应力混凝土连续刚构箱梁早龄期腹板裂缝问题,对裂缝进行了现场详细的调查统计,建立了混凝土箱梁开裂节段水化热分析模型。分析结果表明,混凝土早龄期水化热产生的温度场未完全稳定,主拉应力呈现先快速增长后缓慢衰减的趋势;在早龄期张拉纵向预应力钢束后,在温度与预应力作用耦合下,混凝土箱梁腹板中产生了较大的主拉应力,从而导致腹板开裂。本研究结果可为研究大跨径连续刚构箱梁水化热效应和确定腹板钢束张拉时机提供参考。     

混凝土桥塔早龄期时变对流影响分析及主动控制

为研究混凝土桥塔早龄期表面温度与受力的真实状态,开展时变对流对其早龄期表面温度应力的影响分析。温度效应计算针对各施工环节选取相应的对流参数,采用模板拆除阶段12h内的风速均值作为边界施加到结构表面。以芜湖长江公路二桥为背景,采用ANSYS分析频遇风速、防护工艺以及冷却工艺对桥塔早龄期表面温度应力的影响,结果表明:在频遇风速影响下,桥塔表面拉应力水平较高是大量开裂产生的主要原因;防护工艺优化及增加冷却工艺可以降低结构表面的累计应力与瞬时应力。在此基础上提出一种基于冷却工艺,通过加速桥塔施工前期的对流效应以提高结构抗裂安全性的对流参数主动控制方法,该方法主动控制阶段的表面降温速率取为6~13℃/d。将所提出的对流参数主动控制方法应用在芜湖长江公路二桥桥塔上取得了很好的控制效果。     

混凝土箱梁浇筑温度场的实测分析及有限元模拟

对安登大桥主桥0#块混凝土箱梁的浇筑后温度场进行实测,得出了箱梁混凝土水化热温度场的一般规律。应用大型有限元分析软件ANSYS对该温度场进行仿真,结果表明,用该文建立的有限元模型可以较为精确的模拟实际温度场。     

西北极寒地区混凝土箱梁温度场实测与仿真分析

以新疆小沙河中桥为背景,通过试验实测与有限元分析,研究西北极寒地区混凝土箱梁温度场分布特点及其温度效应。选取2016年1月20日至2016年2月20日实测温度数据作为研究对象,分析结果表明:受太阳辐射的影响,梁高方向存在明显的温度梯度,测点T1,T4最大温差达到6.4℃,测点T4,T6最大温差达到5.6℃;腹板壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T3,T5之间最大温差达到5.6℃;底板沿壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T7,T8之间最大温差达到8℃。基于传热学分析理论,建立混凝土箱梁温度场有限元模型,选取2016年1月27日06:00到2016年1月28日06:00的实测温度数据,验证了混凝土箱梁温度场有限元模型的准确性。在验证有限元模型准确性基础上,计算日照升温和寒潮降温作用下混凝土箱梁梁高、腹板以及底板壁厚方向的温度场分布,计算分析最不利时刻温度场作用下的混凝土箱梁的温度效应,并与现有规范进行对比。研究结果表明:西北极寒地区带沥青铺装的混凝土箱梁竖向温度梯度与规范有所差别,箱梁顶板温差较小,而底板温差较大;日照下腹板温度高于顶板,降温时顶板温度高于腹板;温度效应计算较规范更为不利,降温时在底板产生的拉应力可能使混凝土产生开裂;在进行西北地区混凝土箱梁的设计计算时,建议根据桥位处气象数据对温度效应进行分析。     

混凝土构件早龄期阶段收缩试验方法研究

文章对混凝土构件早期自收缩试验方法和混凝土在约束状态下早龄期应力变化的研究方法进行分析。早期自收缩试验方法分析结果表明:混凝土构件可以忽略早期收缩静摩擦力产生的应变值,但混凝土3d龄期的干燥收缩不容忽略,且LVDT测量法优于千分表测量方法。混凝土在约束状态下早龄期应力变化研究方法分析表明:环形约束试验法操作简单不易偏心,但不适用于钢筋混凝土试件;直线约束试验法应采用电液伺服系统控制试件长度并进行修正,并可分析徐变量和约束间关系。由此可知,素混凝土的早龄期阶段收缩试验方法受限,仅限于环形约束条件。钢筋混凝土应采用直线约束试验法分析其收缩过程中的应力应变关系,同时考虑测量方法和干燥收缩对收缩试验的影响,并注意数据的修正。     

基于ANSYS软件的混凝土薄壁箱梁日照温度场有限元分析

混凝土薄壁箱梁的日照温度场在很大程度上决定了预应力混凝土斜拉桥的温度效应,日照温度场受太阳辐射、地理位置、风向等诸多环境因素的影响,变化极其复杂。以厦蓉高速赤石特大桥为工程背景,针对主梁薄壁混凝土箱型截面,采用有限元方法,利用气象资料对日照温度场进行了仿真计算分析,并利用实测温度场对仿真分析中的参数取值进行校准,验证了有限元仿真计算分析方法的正确性;运用验证后的有限元模型,预测了不同时刻的混凝土薄壁箱梁截面温度场,对混凝土薄壁箱梁截面日照温度场的变化规律进行了总结,为同类型桥梁工程温度场的仿真计算提供了参考。     

不同养生方法下早龄期混凝土水分迁移规律

为了研究早龄期混凝土在养生条件下的湿度发展规律,采用湿度传感器对早龄期混凝土内部的相对湿度(RH)进行了测试,分析了3个水灰比试件在3种养生方式下的早龄期混凝土水分迁移规律,建立了考虑养生因子的早龄期混凝土在外部干燥条件下的一维水分迁移模型,并以试验数据为基础对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:水灰比对混凝土自干燥效应的影响较大,水灰比越小,自干燥程度越大;空气养生下混凝土内部的湿度降低速率大于养护剂和水养生下的降低速率;同时考虑自干燥和外部干燥效应的混凝土的湿度变化对养生方式较为敏感;在水分迁移模型的狄利克雷边界条件中引入养生因子的概念能较好地描述养生条件下早龄期混凝土的水分迁移规律。     

超声波评价早龄期混凝土硫酸盐腐蚀的试验研究

为评价硫酸盐对早龄期混凝土的腐蚀程度,对标准养护及2种浓度硫酸盐溶液腐蚀下的混凝土试件进行抗压强度和超声波速的测定.结果表明:在早龄期内,随硫酸盐溶液浓度和龄期的增大,剩余强度因子和剩余波速因子减小,腐蚀程度加深;对剩余强度因子和剩余波速因子进行线性回归分析显示,两者具有良好的线性关系.通过测定超声波速的变化,利用剩余波速因子可以较好地反映混凝土早期受腐蚀程度的大小.     

单箱多室混凝土箱梁结构的温度场预测

利用有限元软件Ansys建立赤石特大桥单箱多室混凝土箱梁温度场仿真分析模型,预测持续晴天、夏秋转变季节两种典型不同天气状况下箱梁结构温度场,通过实测温度场验证理论模型的适用性,为施工控制中温度预测提供依据。结果表明:混凝土箱梁日照温度场用无内热源的二维瞬态热传导问题来模拟分析是可行的;验证后的仿真分析模型能简化温度测点布置,提高测试效率;对关键热力学参数导热系数及太阳辐射吸收系数进行优化:只需在箱梁顶板相距一定深度方向埋设两个温度元件,即可得到适合该箱梁的导热系数;验证了新浇混凝土太阳辐射吸收系数取0.5较合理。     

混凝土水化过程中箱梁温度场及其效应的测试与分析

为了确定福建东南沿海山区高墩大跨桥梁的箱梁温度场,对后亭溪大桥PC箱梁水化热阶段和日照温度分布及其应变进行了连续观测,研究了混凝土浇筑前后箱梁温度场及其效应的时变规律。结果表明：箱梁腹板中部混凝土的最高温度和最大温差明显高于顶板和底板内的混凝土,但单箱双室的中腹板的最高温度和最大温差明显小于两侧腹板;混凝土浇筑后温升较快,顶板、底板和腹板混凝土分别在浇筑后约16～17 h和22～26 h达到最高温度,浇筑混凝土后约120 h,顶板温度已经逐渐下降至外界大气温度附近,而底板和腹板则需要更长时间;由于混凝土凝结硬化过程中水化热和收缩的影响产生的温度效应,混凝土浇筑后大约20～24 h混凝土拉应变达到最大,最大拉应变达到100με,虽然从尺度上有别于大体积混凝土,但考虑混凝土受拉性能较差,应考虑其产生温度裂缝的可能性,应注意采取措施控制温差。     

混凝土早龄期的抗压强度与弹性模量的历时变化模型

施工期钢筋混凝土结构是不断随时间变化的"时变结构",建立结构的抗力历时变化模型对分析施工期结构的安全稳定性有重要的作用。由于抗力的时变模型是以材料性能的时变模型为基础,该文通过对不同设计强度的混凝土试块进行早龄期的轴心抗压强度和弹性模量的试验研究,利用回归拟和方法提出了混凝土早龄期轴心抗压强度和弹性模量的历时变化模型,有助于对混凝土早期力学性能及其发展规律的认识,同时也可为混凝土结构施工期的早期裂缝控制和可靠性分析提供参考。