箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

服役期连续箱梁桥承载能力评定分析

以一座在役的连续箱梁桥为例,通过桥梁外观缺损以及材质状况的检定,确定了上部结构的承载能力恶化系数ξ_e、截面折减系数ξ_c与ξ_s、承载能力检算系数Z等参数。同时依据平面杆系理论,利用有限元软件桥梁博士进行内力计算。结果表明:该桥主梁正截面抗弯承载能力、主梁斜截面抗剪能力以及桥面板正截面抗弯能力均满足要求,但承载能力储备不足,建议进行加固处治。     

南宁大桥弹性稳定分析

南宁大桥为外倾式非对称钢箱拱桥,分别建立全桥的杆系有限元模型和混合有限元模型,对其稳定性能进行分析。计算结果表明,对于薄壁箱形截面构件,采用杆系有限元方法计算的稳定结果偏于不安全,必须考虑其局部稳定的影响,采用混合有限元方法能有效地分析该类构件的稳定性能。     

火灾下混凝土空心板温度场及损伤规律研究

为分析火灾下混凝土空心板温度场分布变化,研究其结构受火损伤规律,从服役多年的空心板桥上截取长2.6 m的梁段,按ISO 834标准规定的升温曲线对其进行180 min的明火高温试验,通过预埋温度传感器实测获得空心板梁段温度场随受火作用时间的分布变化规律。在此基础上,结合统计得到的混凝土热工参数代表值、火灾试验升温加热过程和空心板实际受火热边界条件,对梁段的温度场进行有限元数值仿真分析,并将温度场理论计算结果与实测结果进行比较,分析温度场计算偏差的主要原因,探讨温度场有限元模型参数合理取值。采用300℃、500℃和800℃等温线法分别计算火灾下空心板的截面缩减系数。基于最小二乘法拟合得到空心板截面缩减系数与受火作用时间关系,对其火灾下截面损伤进行多项式量化。研究结果表明：空心板内部在试验前期升温速度较快,后期趋于平缓;同一时刻下,空心板内部温度沿梁高方向非线性递减,且梯度逐渐降低;空心板温度场有限元数值仿真结果与实测结果接近;所提出的热工参数代表值合理;空心板截面高度对其受火损伤范围影响不大;火灾下混凝土空心板截面缩减系数随受火时间呈二次抛物线递减,并随梁高递增。该研究成果可用于类似桥梁火灾下的温度场仿真分析和损伤状况评估。     

基于HC温升曲线的T梁抗弯承载能力分析

为研究预应力混凝土T梁在火灾后承载能力随延火时间的变化规律,采用ANSYS建立实体模型,通过施加不同的火灾工况,设计材料在高温下的强度折减,计算不同火灾工况下的抗弯承载力并对其安全性进行评估。结果表明,T梁在桥面受火时承载能力衰减程度低,承载力满足要求;T梁腹板底部及多面受火时,承载能力衰减速率先迅速后缓慢,在一段时间后均不满足要求。     

公路隧道衬砌火灾损伤专用测强曲线试验研究

依托西部交通建设科技项目,针对公路隧道中常用的C30混凝土制备试块,采用不同温度、不同燃烧时间对隧道衬砌试块进行烧损试验;并通过抗压强度试验得到混凝土试块强度分别随温度与受火时间的变化规律,以及分别通过回弹试验与超声试验分别得到回弹值与温度、波速比与受火时间的关系;最后通过以上相关试验建立了公路隧道衬砌火灾损伤专用测强曲线,为以后相关试验及实际应用提供参考.     

隧道火灾后衬砌残余强度的试验研究与分析

本文采用不同火灾温度场和不同燃烧时间对隧道衬砌材料和构件进行实际烧损的试验手段，探讨了衬砌在高温作用后力学性能的变化规律和衬砌损伤程序与截面残余强度之间的关系，据此提出了隧道衬砌残余强度的分析计算方法以及衬砌之灾损伤等级地划分标准和有关指标。     

混凝土厚壁箱形截面日照温度场有限元分析

温度是桥梁施工控制中不可忽略的因素,桥梁结构的温度场受诸多因素的影响,变化极其复杂。该文以厦蓉高速赤石特大桥为工程背景,针对桥墩混凝土厚壁箱形截面,利用气象资料进行温度场的有限元仿真模拟,并进行计算值与实测值的对比,验证有限元仿真预测混凝土厚壁箱形截面温度场的正确性;运用验证后的有限元模型,预测不同时刻的截面温度场,总结了温度变化规律。     

基于有限元强度折减法确定某隧道的安全系数

有限元强度折减法在确定边坡安全系数中得到了广泛应用,其基本原理为：同时折减土体材料强度参数c、φ值,找到边坡濒临破坏时的折减系数,此折减系数即为安全系数。对于隧道结构可采用类似的方法：折减土体的材料强度,将隧道濒临破坏时的折减系数定义为隧道的安全系数。通过有限元强度折减法计算得到算例隧道的安全系数。     

T形梁桥单面受火后荷载横向分布系数研究

为了研究T形梁遭受单面火灾后,预应力混凝土T形梁桥荷载横向分布系数随延火时间的变化规律,采用Ansys建立实体有限元模型,施加不同的火灾工况,换算T梁截面在高温下的刚度折减,计算受火后梁的荷载横向分布系数并对其时延变化规律进行分析。结果表明:T梁桥在单面受火后,荷载横向分布系数无明显变化。     

大悬臂多腹板宽箱梁受力特性研究

结合工程实际,应用有限元软件MIDAS/CIVIL分别建立杆系有限元模型和空间实体模型,对大悬臂、多腹板、宽箱室变截面箱梁在对称荷载作用下的剪力滞效应、偏载作用下的腹板受力不均匀效应进行分析。结果表明,截面上下翼缘剪力滞效应较为显著,按规范提供的有效翼缘宽度折减计算不能完全包络剪力滞效应的影响;同时,箱梁的偏载效应从跨中至支点方向逐渐增大。     

有限元重力加大法计算边坡安全系数

基于大型有限元通用软件ADINA,提出一种新的边坡稳定分析方法——有限元重力加大法。该法不需预先假定滑动面,也不需反复折减岩土体的强度指标c、φ,以真实的c、φ值进行稳定计算。通过迭代法不断增大重力,直至计算不收敛为止,此时重力增大的倍数即为安全系数。通过算例与传统极限平衡法和有限元强度折减法比较,表明有限元重力加大法在边坡工程稳定分析中应用是切实可行的。     

渗流作用下利用有限元强度折减法的边坡稳定性分析

应用ADINA程序分析了天然情况下边坡的稳定性,得到了安全系数和滑面的位置,并与ANSYS以及传统条分法GEO-SLOPE程序的计算结果进行了对比;在渗流作用下,基于渗流方程和温度方程的原理,把温度场所对应的温度荷载转化为孔隙水压力荷载施加在稳定性分析的计算模型上,对边坡进行了稳定性分析。结果表明,采用该方法计算得到的安全系数与采用传统极限平衡法计算得到的安全系数相比,两者之间的误差在3%以内,说明利用温度场进行渗流计算,再采用有限元强度折减法来进行边坡的稳定性分析是可行的。     

某PC简支T梁火灾损伤分析和加固设计

某快速路桥梁左幅28号跨40m的PC简支T梁桥由于船只撞击导致的桥下火灾事故,根据现场检测结果分析梁体表面受火温度作用过程,利用软件模拟梁体受火损伤相对严重的区域及历经最不利温度场,结合该处预应力钢束和普通钢筋布置情况,得到预应力钢束和普通钢筋的历经最高温度和相应强度损伤系数,将火损前和火损后T梁承载力用桥梁博士软件进行检算,根据检算结果提出先凿除受损混凝土、植筋、绑扎钢筋网、增大梁截面的加固设计方法。最后对加固后的T梁进行结构计算,计算结果满足现行规范承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,为以后此类桥梁事故的加固设计提供参考。     

寒流作用下钢管混凝土高墩温度场观测与效应分析

基于雅泸高速公路腊八斤特大桥温度场连续观测结果,研究了寒流作用下钢管混凝土高墩温度场的分布和变化规律。利用数理统计方法,拟合了截面寒流降温模式的温度梯度,结果表明:沿钢管混凝土柱截面径向温度变化中,越靠近钢管中心,温度变化越滞后于大气温度;寒流作用下钢管混凝土柱截面径向的温度梯度可用三次多项式来表示;腹板温差可用指数函数来表示。负温差使高墩表面产生较大的拉应力与墩顶偏位,且对成桥后的内力有着不可忽视的影响。     

基于荷载试验的斜拉桥加固结构承载能力评估

利用荷载试验方法对某协作体系混凝土斜拉桥箱梁局部腹板加固后的结构承载能力进行评估。首先,建立加固部位局部有限元模型;基于荷载试验应变数据,评估加固部位的损伤程度,通过截面折减模拟损伤影响,建立考虑局部损伤后的整体单主梁模型;最后,结合试验数据及理论对比分析,评估加固后局部和整体结构的工作性能。试验与理论分析表明,为考虑损伤影响,加固部位原A型腹板厚度应乘以折减系数0.7。加固后,桥梁各控制截面强度和结构总体刚度均满足规范要求,桥梁承载能力满足正常使用荷载的通行要求。     

有限元强度折减法在路基边坡稳定性分析中的应用研究

分析了用有限元强度折减法求解边坡稳定性时的问题,指出用边坡某个部位的位移或最大位移作为边坡的失稳判据有明确的意义。有限元强度折减法计算所得的结果与传统的条分法计算的结果接近。用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,当采用Mohr—Coulomb破坏准则,岩土材料应用关联流动法则时,结果偏大;而采用非关联流动法则时,稍显保守,因此可以考虑取适当的剪胀角。     

砂土地基钻孔灌注桩轴心温度场及应变试验研究

通过加蓬Ogooué特大桥砂土地基钻孔灌注桩温度及应变试验,研究了桩基轴心温度场及应变分布与发展规律。结果表明:桩基轴心不同深度的轴向与径向水化热温度包括诱导、快速升温、缓慢升温、迅速降温和缓慢降温5个发展阶段;混凝土初凝至终凝阶段温升速率最大,终凝后8～12h达到温度峰值,进入缓慢降温阶段后桩基轴心温度最终与环境温度接近;水化热对桩基轴向方位温度场影响较小,最大温差1.1℃;建立了温升与温降阶段温度与龄期关系的Boltzmann及指数式模型,计算结果与试验结果吻合较好。桩基轴心同一位置达到应变峰值的时间相对温度峰值具有滞后性,且轴向方位的应变峰值滞后时间随深度增加而增加,轴向最大应变值在相同的水化热温度作用下随深度增加而减少,但轴向残余应变随深度增加而增大。     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

索结构桥梁钢绞线主索锈蚀评定研究

为研究索结构桥梁钢绞线主索锈蚀程度及其影响的评定方法,以两座悬索桥的主缆锈蚀检测为背景,通过分析钢绞线锈蚀特征提出了基于外观检测的钢绞线锈蚀标度划分标准及方法,并以相关文献资料的研究成果为基础,得出了锈蚀钢绞线及主索的强度折减计算方法。研究结果表明:钢绞线的锈迹形态、锈迹颜色、锈坑形态随锈蚀过程存在一定变化规律;根据钢绞线的锈蚀外观、锈坑参数等指标,锈蚀标度按锈蚀程度由轻到重可分为1~5类;对1类、2类锈蚀,钢绞线强度无需折减,对3类锈蚀,宜按锈蚀率计算钢绞线强度折减系数,对4类锈蚀,宜按最大截面损失率计算钢绞线强度折减系数,宜略去发生5类锈蚀的钢绞线作用;主索的强度折减应根据各根钢绞线强度折减最严重位置进行确定,其强度折减系数可采用各钢绞线最不利强度折减系数之和。