预应力混凝土连续刚构桥底板脱落成因分析

以广西某高速公路连续刚构桥为实例背景,针对跨中合龙段底板张拉后,左中跨某节段底板混凝土出现脱落病害,推导了径向力集度的计算公式,讨论了不同曲线次数对底板径向力集度的影响。采用通用有限元程序Ansys对局部箱梁模型进行了非线性有限元分析,结果发现波纹管向上偏离设计位置产生的集中径向力使得脱落部位的竖向拉应力增大,同时横向拉应力和切应力均处于最不利水平,致使脱落病害出现。     

砂土地层盾构隧道开挖面土体应力状态分析

结合南京某越江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了越江盾构隧道开挖面失稳过程中土体应力变化以及由土体应力重分布引发的土拱效应。研究表明： 沿埋深由下至上,土体竖向应力随开挖面位移的增大先减小后保持不变,水平应力先减小后略微增大; 土体侧压力系数沿埋深由下至上先增大后减小; 随开挖面位移增大,开挖面前方局部土体竖向应力和水平应力同时减小,形成失稳破坏区; 失稳破坏区上部土体竖向应力减小,水平应力增大,形成拱顶区; 失稳破坏区四周土体竖向应力增大,水平应力减小,形成拱脚区,土拱效应逐渐发挥。     

两个水平密贴地下结构的地震响应分析

为了研究相互邻近的地下结构的地震响应特征,以某新建地铁车站结构和上部密贴的既有公路隧道结构为对象,利用有限元分析软件MIDAS-GTS,对水平密贴的两个地下结构的地震响应进行数值模拟,分析公路隧道结构在有、无地铁车站结构时的地震响应,探讨结构接触面性质对水平密贴结构的地震响应的影响。计算结果表明:1)在设定条件下,地铁车站结构对公路隧道结构水平位移的影响幅度小于5%,但公路隧道顶板与底板的相对水平位移峰值增大了20%,水平加速度峰值增大幅度大于5%,隔墙动应力峰值增大11%,底板结构应力峰值增大150%;2)影响公路隧道结构动力响应的结构接触面性质主要是切向刚度,切向刚度增大,接触面范围内的公路隧道底板下侧的动应力减小,而接触面两侧的公路隧道底板的动应力却有明显的增大。     

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

以双线盾构隧道下穿既有市政隧道施工为研究对象,在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上,考虑土体、既有结构、盾构机体、新建结构多体的相互作用,研究了单线和双线贯通对地层变形、既有隧道内力和变形、围护桩变位以及盾构隧道自身内力的分布特征。研究表明:盾构下穿时,既有矩形市政隧道水平向附加拉应力主要出现在隧道底板,竖向最大附加拉压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置;在盾构隧道正常施工条件下既有隧道是安全的。     

随机裂隙不同特征对隧道围岩损伤影响分析

基于损伤力学、岩体力学及有限元分析方法,编制损伤附加位移有限元计算程序,选取一组倾向为NW45°的随机裂隙,讨论不同倾角、密度（损伤因子）及充填情况（拉剪、压剪应力传递系数）等对节理岩体隧道损伤影响。分析表明：隧道拱顶（底板）损伤附加位移绝对值随损伤因子的增大而增加,并成非线性关系;当倾角为0°和90°时,隧道的损伤影响与拉剪应力传递系数无关;相同倾角的随机裂隙对底板和拱顶关键点的损伤影响基本是相反的;倾角越小对拱顶下沉和底板隆起的损伤影响越大。拉剪应力传递系数对隧道损伤影响比压剪应力传递系数大;拉剪应力传递系数的变化对隧道损伤影响比压剪应力传递系数变化的影响小。     

约束对隧道二次衬砌早期温度应力分布的影响

为了解决隧道工程渗水问题,基于某隧道工程,采用MIDAS-GEN对其二次衬砌早期模筑混凝土进行非稳定温度应力场以及周围约束进行研究。研究结果表明:约束可以改变隧道的早期拉应力场的分布,具有外围约束的隧道二次衬砌的拉应力为隧道厚度中间最大,无约束隧道的拉应力为外部最大,约束可以减小隧道外部区域的拉应力,使得远离约束区域的拉应力变大,而无约束隧道的拉应力分布与之相反。根据温度应力分布特点,建议在设计方面适当增大二次衬砌中间与外侧的配筋,在施工方面减小初期支护与二次砌衬之间约束等。     

预应力连续钢梁负弯矩区受力性能分析

为研究预应力连续钢梁负弯矩区受力性能,对开口截面三跨连续钢梁进行六点加载抗弯性能试验。利用有限元软件Ansys建立试验梁非线性分析模型模拟其抗弯过程,模型计算所得梁体挠度值和应力值与试验结果吻合良好,进而对负弯矩区进行进一步受力性能及影响因素分析。结果表明:试验梁处于弹性工作状态时,负弯矩区截面变形符合平截面假定;相较于普通连续钢梁,施加预应力使支座附近截面正应力明显减小;普通连续钢梁及预应力连续钢梁支座底板先达到屈服应力,随着荷载增加,梁体因挠度过大超过限值而不能继续承受更大荷载;当预应力不超过135kN时,合理增大预应力可提高预应力连续钢梁负弯矩区抗弯承载力;随着负弯矩区支座截面处钢束上调,支座附近顶板及底板正应力减小,顶板应力变化略明显,且越靠近支座位置减小值越大,顶板受拉段长度有所减小。     

曲线钢箱梁横隔板变形对焊缝细节疲劳应力的影响研究北大核心

为了研究横隔板变形对曲线钢箱梁桥焊缝细节疲劳应力的影响,以某三跨连续钢箱梁高架桥为背景,建立正常横隔板和变形横隔板的钢箱梁模型,针对横隔板分别与U肋、腹板加劲肋、底板开口肋连接焊缝3处细节,研究横隔板变形对各细节应力影响面和最不利工况下应力状态的影响,对比面内、外应力对各细节疲劳损伤的贡献。结果表明:横隔板变形对横隔板-腹板加劲肋细节和横隔板-底板开口肋细节应力影响范围和最不利位置影响显著,并且会导致各疲劳细节的拉应力和压应力有较大增幅,相对于正常横隔板而言更容易产生疲劳损伤;横隔板变形会导致各细节面外应力占比增大,促使面外应力成为各连接焊缝疲劳损伤的主要因素。     

基于无网格算法对隧道围岩弹塑性分析

通过引入广义粒子动力学数值法模拟隧道围岩的弹塑性变形特征,应用于隧道围岩模型结构分析中,确定隧道围岩不同侧压系数下的塑性区和应力场。研究结果表明:随水平应力的提高,隧道围岩塑性区从两帮朝顶部和底部方向转移。当λ2.0时,随水平应力提高,顶部和底部塑性区宽度开始增加,当λ2.0时,塑性区从顶底部向两肩和底角区域扩展,导致隧道稳定性突降;随洞壁距离的增加,隧道切向应力表现出一个先递增后下降的变化趋势,径向应力呈现出逐级递增,并在不同洞壁距离处获得原岩应力状态;隧道顶板和边墙水平位移随着λ的增大而不断增大,在λ1.0情况下,顶底板总位移相较于隧道围岩边墙位移要大;当λ1.0时,边墙总位移较围岩顶底板位移大;在剪胀角增加的过程中,塑性变形区也在不断的增加,围岩承载力也获得了一定幅度的增加。     

半刚性基层沥青混凝土路面大修工程病害调查及成因分析

以陕西省两条高速公路101 km大修路段、148个代表性芯样的测试与分析结果为基础,对道路层间状态欠佳引起的病害进行了研究,结果显示,层间非连续现象的普遍存在是导致路面使用寿命欠佳的一个主要因素。BISAR软件计算结果显示,面层、基层非连续状态会引起面层层底拉应力超过容许拉应力;而基层层间的非连续性,使原本应整体受力的基层变为多薄板受力,增加了薄板底部拉应力,抗疲劳性能明显降低,因此,基层整体性能的提高对确保道路结构正常使用至关重要。     

某连续刚构桥中跨跨中底板纵向裂缝成因分析

该文针对某三跨连续刚构桥张拉中跨跨中合龙束后的底板纵向裂缝现象,采用空间有限元分析程序计算分析张拉中跨合龙束后的空间效应。计算结果表明,底板纵向裂缝产生的主要原因是底板横向拉应力过大。最后分析了导致底板横向拉应力过大的一些主要因素。     

连续刚构桥聚酯纤维混凝土0号块受力性能研究

为研究聚酯纤维混凝土连续刚构桥0号块箱梁的空间受力,文中以江西省枇杷洲右溪聚酯纤维混凝土连续刚构桥为背景,建立全桥有限元模型及0号块箱梁实体模型,通过对比桥梁施工过程中关键截面的监测应力验证模型准确性,进而分析最大悬臂与成桥工况下0号块箱梁的应力变化规律。结果表明,聚酯纤维掺入后的0号块箱梁在2种工况下,顶、底板顺桥向应力变化规律一致且应力分布均匀;2种工况下,顶板应力变化幅度不超过2.5 MPa,底板变化幅度约为1 MPa;此外,箱梁横隔板部分位置出现拉应力,最大拉应力为0.305 MPa,需加强横隔板位置处配筋。     

含水量对季节性冻土区隧道衬砌开裂影响分析

针对我国西北地区一些受季节降雨作用影响明显的季节性冻土隧道,运用传热学和有限元的基本理论,建立ANSYS有限元模型,对不同含水量围岩的温度场、应力场进行模拟研究;探讨含水量对围岩冻结圈范围及冻胀力对衬砌结构体系的影响.计算结果表明:随着含水量的增大围岩的冻结圈变小,冻结深度减小;隧道衬砌内力,随着含水量的增大整体上呈增大趋势; 隧道边墙处拉应力均较大,如当含水量为20 %时,边墙拉应力达到5.6 MPa,这与隧道边墙呈现沿纵向延伸的张拉裂缝相符.依据上述结论,含水量变化对季节性冻土隧道衬砌开裂有较大影响,建议二次衬砌尽量避免采用素混凝土衬砌.     

小净距隧道稳定性影响因素的数值模拟

运用ANSYS数值模拟手段,对不同埋深、净距、围岩等级的小净距隧道进行三因素四水平的正交试验,通过对不同因素组合下隧道帮部、顶底板应力及位移的综合分析,结果表明:埋深对隧道围岩的应力影响最大;围岩等级对隧道顶底板的位移影响最大;埋深对远离中夹岩柱的帮部位移影响最大,而围岩等级对靠近中夹岩柱处的帮部位移影响最大.     

连续刚构桥底板纵向裂纹原因分析

根据某连续刚构桥主跨跨中附近底板纵向裂纹的特征,结合桥梁设计参数取值分析、全桥整体空间计算和跨中梁段局部应力分析以及其他桥梁裂纹的分析成果．认为跨中底板在自重和纵向预应力作用下,底板将出现横向拉应力,而波纹管偏离设计位置致使底板混凝土出现更大的局部拉应力,以及预应力钢束张拉时,混凝土强度可能尚未达到要求是导致跨中附近底板混凝土出现纵向裂纹的主要原因。     

基于板壳单元的箱梁桥空间应力分析

采用8节点40自由度实体退化板壳单元编制有限元软件,对预应力混凝土箱梁桥进行空间应力分析.以某(80+150+80)m预应力混凝土连续刚构桥为例,对采用板壳单元与采用杆系单元计算预应力混凝土箱梁桥空间应力的结果进行对比、分析,板壳单元程序分析结果表明截面最大主拉应力主要出现在箱梁顶、底板与腹板交界处以及底板横向跨中附近;建议活载正应力放大系数一般可以取1.15,部分位置可取1.2～1.6,活载剪应力放大系数一般可取1.5～1.8.     

现浇空心板梁桥纵向开裂成因分析与试验研究

既有现浇空心板梁桥纵向开裂问题较多,为研究既有现浇空心板桥梁纵向开裂的原因,采用有限元方法,对有较多纵向裂缝的某地方公路现浇钢筋混凝土空心板梁桥进行空间模拟,分析底板厚度、板高、宽跨比对现浇空心板梁桥力学性能的影响。计算结果表明,该空心板桥梁强度和刚度均不能满足规范要求,板高度不够和宽跨比较大是该桥梁出现纵向开裂的主要原因;底板较薄、板高较小、宽跨比较大的现浇空心板梁桥极易出现纵向开裂。随着底板厚度、板高度的增大,跨中最大挠度和横向最大拉应力减小;随着板宽跨比的增大,跨中最大挠度和底板纵向最大拉应力减小,底板横向最大拉应力加大。同时根据试验和分析结果,提出了现浇空心板梁桥纵向开裂的防治措施。     

受偏压隧道影响边坡加固的数值分析

针对隧道工程建设中切坡引起边坡及隧道的变形,其稳定性受到不同程度的影响,采用三维有限差分计算程序FLAC30分析挖方边坡和坡顶隧道联合稳定性.通过对未开挖、未加固边坡进行数值模拟计算,得到水平位移和最大、最小主应力分布特征,分析其潜在滑动面和隧道围岩受拉影响区,确定其加固范围.根据抗滑桩受力特点,经比选,采用单排抗滑桩加固隧道边坡.数值计算结果表明:有限差分法能获得单排抗滑桩的合理设计和边坡坡脚及坡面受力情况,同时还能得到隧道围岩拉压应力的分布及优化覆盖层厚度,数值计算与工程监测数据吻合.     

温度-围压作用下盾构隧道衬砌应力变化规律研究

为分析围岩压力和温度变化对盾构隧道衬砌应力变化的影响。文中推导了衬砌应力计算公式,并利用所得公式采用MATLAB绘制了衬砌应力变化图,对衬砌应力变化规律进行了理论分析。结果表明,①衬砌各方向应力随围岩压力的增大而线性增加;②径向与环向应力随内外壁温差增加,压应力逐渐减小到0 kPa后转变为拉应力并逐渐增大,纵向应力基本不随温差而发生改变;③当温差为正时,径向拉应力和纵向压应力逐渐减小,环向压应力减小到0 kPa后转变为拉应力逐渐增大,当温差为负时,径向压应力减小,环向和纵向压应力随半径增加而变大。分析得到的衬砌应力变化规律可为隧道支护结构设计提供参考。     

金属网加筋机场薄层沥青道面荷载应力分析

采用三维等参有限元法,分析了简易机场薄层沥青道面各层间完全连续时金属网加筋对荷载应力的影响。结果表明:半刚性基层底面拉应力随金属网的丝径、拉伸模量近似呈线性变化,随丝径和拉伸模量的增加而减小;随金属网的孔径呈曲线变化,随孔径的增大而增大;面层底面受压,应力值变化很小;表面弯沉基本不受影响。