波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应分析

为了解波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应对结构受力的影响,以某(58+118+188+108) m单箱四室波形钢腹板部分斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,在跨中偏载和对称荷载作用下,计算主跨箱梁有索段和无索段顶底板混凝土正应力,分析各截面的剪力滞分布规律。结果表明:箱梁跨中截面混凝土顶板、底板正应力分布极不均匀,具有明显的剪力滞效应,箱梁混凝土顶板、底板剪力滞系数随距集中荷载作用点距离的增大急剧减小,截面顶板剪力滞效应均比底板大;箱梁顶底板均呈现正剪力滞效应,混凝土横隔板可以改善箱梁截面正应力分布,减弱剪力滞效应;顶底板剪力滞系数在无索段范围内急剧减小,有索段内急剧增大,车辆活载只在局部范围内引起较大的剪力滞效应,设计中应考虑此效应引起的不均匀应力。     

在役大悬臂箱梁桥顶板加劲腋纵向开裂成因分析

以某大跨度连续箱梁桥梁体顶板加劲腋纵向开裂为背景,建立考虑悬臂施工和成桥运营阶段的大桥三维实体有限元模型,分析了横向预应力张拉、挂篮前移、施工不平衡堆载、重车偏载、梯度温度等不同荷载工况对箱室顶板加腋处横向应力分布的影响。结果表明,施工/运营阶段最大组合应力接近混凝土抗拉强度标准值,对大悬臂箱梁,横向预应力张拉是引起梁体纵向裂缝的主要原因。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害,利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响,研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态,其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因,将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂,设计时需采取相应加固措施,并建议了箱梁桥面板横向加固方法;拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形,极有可能挤压侧向抗震挡块,造成结构损害,因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长;应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害,设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。     

某连续箱梁病害分析及维修加固

某桥为三跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥,运营多年,经检测,主体结构及桥面铺装等出现相应病害,桥梁总体结构处于较差状态,综合评定为三类桥,须采取有效措施进行维修加固处理。针对具体病害,采用有限元程序Midas与Ansys对结构进行分析,探讨病害产生的主要原因,并给出了相应的维修措施。针对箱梁顶板底面、底板底面及腹板裂缝,通过对顶板及底板底面粘贴碳纤维布、腹板内外侧粘贴钢板及增设体外预应力主动加固等措施,对结构受力进行补强,提高桥梁结构的安全性与耐久性;针对桥面铺装裂缝,通过更换水泥混凝土桥面铺装层并增设防水层,以提高桥梁的适用性与耐久性。桥梁维修加固后,经通车前的荷载试验评定,验证了加固措施的效果,桥梁的使用性能得到恢复。     

大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应，以某实际箱梁桥为研究对象，基于现场监测的温度数据，拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式，并在此基础上，建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型，重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律，分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明：1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好，英国桥梁规范接近；2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力，腹板主要承受竖向温度应力。     

箱梁薄壁效应及腹板开裂成因分析

预应力混凝土箱形梁是典型的空间薄壁结构,具有薄壁效应.比较不同计算方法,确定采用7自由度空间梁单元计算薄壁箱梁的空间效应,以所选取的3个箱梁桥样本为例,建立7自由度空间受力模型,得到各截面应力及活载偏载放大系数,指出在箱梁活载应力分析中,对剪力采用的经验放大系数1.05明显偏小.并结合其中某桥梁病害实测情况,说明对于活载剪应力的设计不当,导致对主拉应力的考虑不足,是引起腹板、底板斜裂缝的重要因素.     

混凝土薄壁箱梁横向温度应力分析

基于能量变分法原理对混凝土薄壁箱梁桥在梯度温度作用下的箱梁横向效应进行分析,并推导了一般公式.计算结果表明在指数函数形式的梯度温度作用下,本文方法计算得到的横向拉应力值与ANSYS计算值相当,而常规方法的计算值要小于本文方法.此外还对箱梁各截面尺寸变化对其顶板下缘横向温度应力的影响进行分析,从中可以看出,箱梁梁高的变化对其横向应力的影响较大.     

温度应力对连续箱梁顶板纵向裂缝影响的分析

利用有限元ANSYS,对比分析在三种不同的温度应力场的作用下连续箱梁顶板拉应力的大小,验证了温度应力是产生箱梁顶板纵向裂缝的重要因素之一。设计和施工过程中,应充分考虑当地温度变化对桥梁结构的影响,加强桥梁结构的抗裂性能,保证桥梁使用的耐久性。     

预应力混凝土简支箱梁开裂后静力性能试验研究

以某A类预应力混凝土预制简支小箱梁为对象,通过重物堆载法的分级加载试验,研究探讨了预应力混凝土简支箱梁开裂后的静力性能。结果表明:开裂后的预应力混凝土箱梁尽管在设计荷载下仍处于线弹性工作状态,但其工作状况特征符合B类预应力混凝土构件。在各级荷载作用下,箱梁开裂区域相同部位钢筋与混凝土变形并不协调,正截面符合平截面假定,横截面剪力滞效应明显,且裂缝扩展较显著。同时,桥面铺装层与箱梁共同作用完好,其组合作用可按考虑桥面铺装层完全参与作用计算分析。     

箱梁结构参数对铺装结构受力的影响分析

为了更合理地设计桥面铺装沥青混凝土加铺层,分析了桥梁结构参数对铺装结构的影响.首先调查并总结了混凝土桥面铺装主要病害类型,并基于病害控制的目的提出了桥面铺装体系的力学研究指标.其次采用三维有限元计算方法,选取常见的连续箱梁为例,计算分析了箱梁结构几何参数对铺装结构各力学指标的影响.结果显示,箱梁顶板厚度、梁肋高度对铺装层内最大拉应力、层内最大剪应力和层间最大法向拉应力的影响较大;而肋板上口宽度、肋板厚度对层内最大剪应力和层间最大法向拉应力的影响较大.故在铺装结构设计时应充分重视箱梁结构参数的影响.     

设防水层的混凝土桥沥青铺装结构

选取典型实心板、T梁、箱梁三种桥梁形式,用有限元法分析不同桥型在简支和连续几跨边界条件、承受汽超 20作用下沥青铺装层的不同受力特征;主要计算铺装层拉应力,接触层间剪应力和法向拉拔力。针对典型的箱梁,比较分析铺装层和桥面板间完全连续和滑动摩擦接触;直线梁桥和曲线梁桥的铺装;平坡桥和设有纵坡桥梁的铺装;分析了应力对铺装厚度的敏感性,提出沥青铺装设计指标。     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。     

温度对桥梁结构内力的影响分析

以某40m+5×70m+40m预应力混凝土箱梁为依托,分析了日照作用下混凝土箱梁竖向温度分布规律。借助midas Civil有限元结构分析软件,分别建立了箱梁悬浇阶段和成桥状态下的温度引起的结构状态变化模型,并进行了温度对箱梁应力和挠度影响的计算与分析。结果表明,温度对桥梁应力及挠度有一定影响,特别是成桥状态下温度对桥梁应力影响较大,因此在桥梁施工监控和结构测试时应考虑温度效应。     

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。     

混凝土曲线梁桥荷载效应及裂缝成因分析

普通混凝土曲线连续箱梁由于能够灵活适应复杂地形条件,在城市道路高架桥和高速公路的建设中得到了广泛应用,但是由于设计、施工、运营等各方面的原因,竣工之后经常出现不同程度的裂缝。桥梁的静动载试验是评定桥梁承载能力、分析桥梁病害成因的重要途径。针对曲线混凝土连续箱粱桥构造形式,结合工程实例对混凝土曲线连续箱梁荷载效应及裂缝产生的原因进行了分析研究,并提出消除或减少此类裂缝的措施,为类似工程提供参考。     

水泥混凝土桥梁铺装层受力特性分析

在荷载作用下,水泥混凝土桥梁铺装层与主梁间的粘结性、传力通畅程度直接影响到梁构件的受力性能和使用效果。遵循抗弯刚度与挠度比相似原则设计了空心板梁受弯试验缩尺模型,设计了由加载系统及数据采集系统构建的静载实验方案,分别对有铺装层及无铺装层的空心板梁构件进行逐级加载,并结合试验结果对两试验构件正截面应力、斜截面主应力、裂缝情况进行对比分析,探求铺装层在实桥中的受力特性,以期找出解决桥面水泥混凝土铺装层破坏的真正原因和解决方法。结果表明:水泥混凝土铺装层可提高梁体的承载力,但后浇铺装层与主梁粘结力不满满足二者整体受力的要求。     

铺装层温度效应对U肋与顶板构造疲劳损伤的影响

为研究50 mm厚EA10环氧沥青混凝土铺装层温度对正交异性钢桥面板U肋与顶板构造疲劳致损效应的影响,开展带沥青混凝土铺装层的正交异性钢桥面板足尺节段模型拟静力循环加载试验。分析不同铺装层温度下正交异性钢桥面板顶板的横向应变、挠度以及U肋与顶板构造的局部热点应力响应,在此基础上,对不同铺装层温度下U肋与顶板外侧焊趾疲劳损伤进行研究。结果表明:常温(25℃)条件下,采用沥青混凝土铺装层可降低钢桥面板顶板35.2%的横向应力和10.3%的局部挠度,以及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值和疲劳损伤;随着沥青混凝土铺装层温度升高,顶板横向应力、挠度及U肋与顶板双面焊构造外侧顶板焊趾区域的应力幅值、疲劳损伤显著增大,高温(60℃)条件下该区域疲劳损伤度增幅可达41.5%。     

预应力混凝土箱梁结构日照温差应力分析

预应力混凝土桥梁受太阳辐射,结构表面至一定厚度范围内将产生温度差,与此同时,梁体自身对其内部纤维形成约束,从而出现温度应力。运用ANSYS软件建立了连续刚构桥主梁实体单元模型,重点考虑温度梯度影响,通过对比分析不同形状梁截面对温度应力的反应,得出腹板与顶板间加腋对腹板因温度梯度引起的拉应力影响甚微。提出腹板温度应力对预应力混凝土桥梁结构的设计过程影响甚重,须加以考虑,可供同型桥梁设计参考。     

某预应力混凝土箱梁桥悬臂施工中底板纵向裂缝成因分析及处理措施

某预应力混凝土连续梁-刚构组合箱梁桥跨径布置为(80+2×150+80)m,箱梁为直腹板单箱双室截面,采用挂篮悬臂现浇施工,在前8个节段的施工过程中,箱梁底板出现了纵向裂缝。采用ANSYS建立1号、2号节段箱梁实体有限元模型,计算4种荷载工况下箱体的应力分布情况,并监测箱梁混凝土养护过程中的横向应力和温度,分析了箱梁底板纵向裂缝开裂原因。分析得出混凝土内部的梯度温度荷载效应是底板产生纵向裂缝的主要原因,提出加强箱梁底板的横向配筋及重视箱梁底板养护的处理措施。采用上述措施后,后续梁段的施工监测发现箱梁底板没有出现明显的纵向裂缝。