大跨径PC连续刚构桥长期下挠影响因素分析

以栗子坪大桥——大跨径预应力混凝土连续刚构桥为工程实例,采用有限元程序Midas/Civil对其进行施工过程和运营阶段仿真计算,分析混凝土超方、预应力损失、混凝土收缩徐变、刚度损失等因素对大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨中长期挠度的影响。计算结果表明:混凝土超方和桥面铺装施工误差导致的自重增加均可引起桥梁跨中长期挠度增加,后者超重使桥梁跨中长期挠度增加更大;预应力损失对桥梁跨中长期下挠影响非常显著,其中顶板束预应力损失影响最大,其次是腹板束,底板束影响最小;桥梁跨中长期挠度与终极徐变系数、环境相对湿度的变化有很大关系;梁体刚度降低使桥梁跨中长期挠度增加较多,且早期刚度的降低对桥梁跨中挠度增加影响较大。     

大跨度PC连续刚构桥预应力损失影响及后期备用束应用

采用midas/civil对某大跨径PC连续刚构桥进行有限元分析,比较各钢束在不同预应力损失下及张拉备用束后对桥梁结构应力和变形的影响。研究表明:预应力损失越大,中跨跨中相对挠度越大;随着预应力的损失,跨中下缘正压应力逐渐减小。顶板、底板钢束预应力的损失对桥梁中跨跨中挠度和下缘正应力影响较大。张拉备用束对改善桥梁长期下挠病害较为有效,且原预应力损失的程度不影响张拉备用束对桥梁挠度及应力的改善作用。     

有效预应力对PC连续刚构桥挠度的影响

以涪陵区聚云大道沙溪沟大桥工程为背景,运用有限元软件对其进行仿真模拟计算,分析了PC混凝土连续刚构桥顶板和底板的纵向预应力筋有效性的降低分别对关键截面（零号块根部截面、L／4截面、跨中截面）处挠度的影响,从而找出了一种对挠度影响最不利的纵向预应力的损失情况,即最不利组合。计算结果表明,主梁纵向预应力有效性的逐渐降低是PC混凝土连续刚构桥梁后期挠度下挠过大的主要原因之一,且当顶板纵向预应力失效50％,同时底板纵向预应力失效30％的时候,对挠度的影响最不利。文章给出了相应的控制预应力有效性降低的措施。     

预应力混凝土大跨连续刚构梁桥受力裂缝成因浅析

现代预应力混凝土连续刚构桥梁数量多,跨径大,施工过程中和使用过程中,主梁腹板、底板和顶板不断出现较多裂纹,严重影响了桥梁耐久性;采用计算分析与类比技术,提出了预应力混凝土大跨连续刚构主梁纵向裂纹、横向裂纹、剪力裂纹形成机理。根据形成机理,提出了防止裂纹的新技术,为探索预应力混凝土连续刚构桥主梁裂纹控制技术提供了一种思路。     

收缩徐变模型在预应力混凝土连续刚构桥不同部件上的适用性研究

为考察JTG D62-2004混凝土收缩徐变模型在预应力混凝土连续刚构上的适用性,以芝来沟大跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,采用现场实测和理论模型对比的方法,对比分析了桥墩、主梁底板、主梁顶板的收缩徐变。结果表明,JTG D62-2004模型可以很好的对桥墩、主梁底板的收缩徐变进行预测,而对主梁顶板来说则需要乘1.8倍的修正系数。该结论可供设计、施工监控等部门参考。     

大跨PC连续刚构桥结构性能参数影响分析

目前大跨预应力混凝土(PC)连续刚构箱梁桥在运营过程中普遍存在梁体开裂和跨中下挠病害,至今无法有效解决.根据依托工程建立结构空间有限元分析模型,研究分析了纵向和竖向预应力损失、结构超重、混凝土加载龄期、跨中下挠等不利因素对大跨PC连续刚构桥工作性能和受力情况的影响,因而避免结构因上述因素而产生过量的开裂和下挠,并为完善此类桥梁的设计和施工方法提供依据.     

大跨PC连续刚构桥病害分析与加固技术研究

通过对某PC变截面连续刚构桥(45+80+45)m进行调查,发现PC连续刚构的顶板和底板有大量的纵向裂缝,腹板存在大量的斜向裂缝,严重影响行车安全。通过建立Midas/Civil有限元模型,从荷载、预应力损失等方面进行分析,发现引起该裂缝的主要原因为箱梁内外温差产生的温度梯度荷载作用、梁段混凝土龄期差、施工质量控制不严及通车运营过程中产生了一定程度的预应力损失。采用通过"箱内体外束(边、中跨)+箱内腹板加厚+箱内顶板粘贴钢板+箱外底板粘贴钢板"的方案进行维修加固,全桥在加固后,处于受压状态,并且在加固后跨中的挠度有所减小,主梁的受力状态和主跨跨中的应力都得到了较为明显的改善,为以后相关的桥型加固提供了一定的参考依据。     

连续刚构桥跨中下挠影响因素分析及防治措施研究

连续刚构桥以其跨越能力大、施工方便、造价低等优势在桥梁结构中被广泛采用。但大跨径预应力混凝土连续钢构箱梁在运营过程中跨中过大下挠,已成为该类结构的一个非常普遍且非常严重的病害之一。本文以某省某预应力混凝土连续刚构桥为工程实例,针对目前大跨连续刚构较普遍存在的跨中下挠问题,分析研究其影响因素,并提出切实可行的防治措施。     

大跨预应力混凝土连续梁桥的预应力损失识别

大跨预应力混凝土连续梁桥预应力损失直接影响桥梁的受力状态和运营,预应力损失过大将导致主梁跨中下挠、腹底板开裂、承载力下降,甚至危害结构安全。以荆州海子湖大桥为研究对象,建立该桥有限元模型,基于长期监测系统实测数据,研究大桥运营期间预应力钢束应力变化规律。运营监测1年以来,钢束应力实测值小幅波动,但整体上呈下降趋势,反映出钢束发生了一定的预应力损失。基于挠度影响矩阵,提出了一种利用主梁实测挠度值反演钢束预应力损失的方法。根据主梁成桥1年期间实测的挠度值反演预应力损失,并与实测的预应力损失值进行对比分析,结果表明:所提方法有效、可行,可为同类型桥梁预应力损失的识别提供参考。     

波形钢腹板矮塔斜拉桥施工过程力学性能分析

为指导波形钢腹板矮塔斜拉桥施工,对该类型桥梁的施工全过程进行力学性能分析。以(58+118+188+108)m的朝阳沟特大桥为研究对象,采用MIDAS/FEA有限元软件建立有限元模型,对其施工全过程进行计算。计算结果表明:施工过程中张拉悬臂顶板预应力束使主梁悬臂端轻微下挠,对悬臂施工主梁悬臂端竖向变形的影响远小于张拉斜拉索和浇筑梁段混凝土产生的影响;悬臂根部顶、底板应力在合龙束张拉时应力增量较大,应在施工中重点关注;斜拉索索力受施工阶段的影响不大,索力分2次张拉调整到成桥索力是合适的;矮塔斜拉桥桥塔和主梁刚度较大,两桥塔塔顶位移在悬臂施工过程中基本为0,顶推力作用下一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约5cm,另一侧桥塔塔顶向边跨桥台侧偏位约4cm,可抵消后期运营中桥塔向跨中的偏位。     

预应力筋非线性松弛对连续刚构桥的影响

基于前期研究建立的非均匀预应力筋松弛损失简化计算模型,以某跨越大渡河桥梁为研究对象,对预应力混凝土连续刚构桥进行主梁施工全过程应力和挠度变化数值模拟,分析由于施工控制不当引起的非均匀预应力筋非线性松弛对成桥线形和控制截面预应力度的影响。另外,通过改变预应力筋锚下有效预应力离散程度的大小来模拟预应力施工质量控制的变异,结果表明:预应力筋锚下有效预应力离散程度增大对预应力混凝土连续刚构桥主梁的预应力度和成桥线形均有直接负面影响。因此,在桥梁工程中应对其予以足够重视并针对性地采取预应力精细化施工控制措施。     

某地铁桥梁箱梁下挠及开裂检测评估处治技术

某地铁高架桥为65 m+120 m+65 m预应力混凝土变截面连续梁桥,建成后运营不久发现主梁产生较大的竖向下挠,并且主梁跨中底板出现较多延伸至腹板的横向裂缝。为了解主梁下挠和裂缝产生的原因以及目前桥梁的技术状况,对该桥梁进行了专项检测,并采用有限元软件进行结构验算。检测及验算结果表明：该桥梁体下挠和开裂的主要原因主要是梁体跨中预应力的损失,特别是底板束预应力损失过大或张拉不足而导致的梁体抗弯承载力不足。根据检测评估结果主要采用了体外预应力钢束进行维修补强。维修处治后的荷载试验表明,桥梁强度、刚度及动力性能均满足规范要求,桥梁加固处治效果良好。     

连续刚构桥设计关键技术问题的探讨

针对连续刚构桥箱梁混凝土开裂、跨中下挠、底板崩裂等病害,分析其产生的原因,提出一些防止病害发生的对策措施,主要有:腹板斜裂缝可以通过增加梁高、设置腹板下弯钢束及加强竖向预应力有效性来改善;跨中下挠可通过增加顶板负弯矩钢束、采用塑料波纹管和真空辅助压浆工艺、控制钢束张拉龄期及设置后期备用钢束来改善;底板崩裂可通过合理控制结构的预应力度、选择合适的墩身刚度、优化钢束配置、优化梁高变化规律、合理选择底板厚度与波纹管间距及设置防崩钢筋等来改善.     

波形钢腹板刚构桥和普通PC刚构桥跨中下挠对比分析

为对比研究波形钢腹板刚构桥和普通PC刚构桥的下挠特性,分别建立某大跨波形钢腹板刚构桥的杆件模型及三维实体模型,在此基础上将钢腹板替换为混凝土腹板,并添加腹板预应力束,对比研究钢腹板剪切、混凝土收缩徐变、预应力损失等因素对两桥的影响。结果表明:自重作用下钢腹板相比混凝土腹板产生了较大的剪切变形,波形钢腹板刚构桥挠度更大;预应力主要产生轴向力而非竖向力,故预应力作用下两种桥梁产生的剪切变形均不明显;相对湿度和收缩徐变的改变对普通PC刚构桥挠度影响更明显;普通PC刚构桥成桥各阶段总竖向位移约为波形钢腹板刚构桥的1.6～2.0倍。体内预应力损失对波形钢腹板刚构桥和普通PC刚构桥均有较明显的影响,体外预应力损失对波形钢腹板刚构桥挠度影响不明显;自重系数每增加0.025时,两桥跨中挠度约增加6%～8%。     

客运专线大跨度PC连续箱梁桥收缩徐变研究

预应力混凝土连续箱梁桥的结构形式因其具有结构变形小、整体受力性能好等优点而被广泛应用,但是在桥梁运营阶段,梁体会因桥梁设计及施工过程中考虑收缩徐变不足而产生裂缝和不同程度的下挠现象。为了考虑混凝土收缩徐变对结构性能的影响规律,该文以青弋江客运专线预应力混凝土单箱三室连续梁桥为背景,通过有限元分析软件Midas/Civil对收缩徐变引起的主梁挠度、内力、钢束预应力损失进行对比分析。结果表明:混凝土收缩徐变引起主梁挠度增大,对中跨跨中附近影响尤其显著,考虑收缩徐变影响后主梁挠度变化曲线与实测值吻合度较好;混凝土收缩徐变导致主梁内力重分布,在成桥后前3年影响速率较大,以后逐渐趋于稳定;混凝土收缩徐变引起的钢束预应力损失,在跨中附近影响程度较大,在桥墩处影响程度较小;收缩徐变效应在成桥3年时已完成绝大部分。     

关于增设矮肋法防治大跨径连续刚构桥箱梁底板纵向裂缝问题的探讨

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能出现纵向开裂的现象进行了分析,从底板横向受力分析探求底板纵向裂缝成因.根据一座跨径布置为120+230+230+120 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的底板横向应力进行了分析, 提出了底板横向计算简化算法,并探讨了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出且相对方便施工的增设矮肋的建议方法,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考.     

大跨径连续刚构桥主跨底板合龙预应力束的空间效应研究

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能纵向开裂的现象进行了分析,阐述了产生这种现象的力学机理。根据一座跨径布置为140 m 268 m 140 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的空间效应不利影响进行了分析,提出了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出和腹板竖向拉应力过大的建议,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考。     

大跨径连续刚构后期备用束设计探讨

以大跨连续刚构桥不断下挠的实际工程问题为背景,研究了不同布束形式的后期备用束对改善连续刚构桥受力和控制下挠方面的效果。并结合工程实例进行了计算分析,得出了有效改善腹板和底板应力、跨中位移的体外束布束形式。     

矮墩连续刚构桥合龙顶推计算分析及施工控制研究

花都至东莞高速广园快速路跨线桥为(75+125+75) m矮墩混凝土连续刚构桥,上部结构为单箱单室直腹板变截面预应力混凝土箱梁,中跨采用顶推合龙。利用Midas/Civil软件建立三维空间有限元模型,进行顶推效应计算,分析顶推合龙对于施工预拱度的影响,以及顶推对主梁受力性能的改善情况。通过计算可知,顶推对主梁施工预拱度影响较为明显;通过施加顶推力,可以改善混凝土收缩徐变引起的主梁下挠现象,可以改善主梁及主墩的受力性能。同时研究顶推过程中顶推力与位移、应力之间的关系,提出矮墩连续刚构桥中跨合龙顶推过程控制方法,为同类型的桥梁顶推合龙施工控制提供了一定的参考。     

梁拱组合桥力学性能敏感性分析

梁拱组合桥构造相对复杂,施工过程不确定因素对桥梁线形及受力影响较大。通过建立精细化空间杆系有限元模型,研究预应力张拉误差和混凝土荷载等力学参数变化对结构应力及桥梁线形的影响。分析结果表明:当主梁混凝土自重比设计值大时,主梁顶板压应力减小,底板压应力增大,跨中合龙段附近主梁向上挠度减小;在梁拱组合桥成桥阶段,预应力张拉误差对主梁跨中挠度影响较为突出,梁拱组合桥在最大悬臂阶段预应力误差对桥墩附近主梁的挠度影响相对较小,越靠近悬臂端预应力误差对主梁的挠度影响越大。研究成果可为梁拱组合桥的设计及施工过程提供技术参考。