转体桥合龙段混凝土纵向开裂控制研究

为控制转体桥合龙段顶板处常出现的纵向开裂，以保定乐凯大街南延工程斜拉桥为例，通过数值模拟研究了合龙段两侧老混凝土对新浇筑合龙段混凝土早期收缩的约束作用，分析了不同龄期差对新浇筑混凝土收缩应力的影响。研究发现：新浇筑合龙段混凝土的收缩应力与新老混凝土的龄期差成正比；采用缩短新老混凝土的龄期差、延迟张拉合龙段两侧部分横向预应力筋、提前洒水润湿合龙段两侧老混凝土等方法，可降低合龙段新浇筑混凝土的早期收缩应力。在此基础上提出保定乐凯大街转体桥合龙段混凝土施工方案，并进行了现场测试实验，实验结果表明：该方案可有效控制合龙段混凝土的纵向开裂问题。     

悬臂施工箱梁桥合龙段横向预应力效应分析

以某大跨径变截面连续梁为例,计算箱梁顶板横向预应力效应,分析相邻节段约束对合龙段顶板受力的影响,提出改善合龙段横向预应力施加效果的相关措施。     

水化热和徐变收缩对V形墩系梁应力的影响

针对一种带系梁的混凝土V形墩施工前期温度应力可能导致系梁开裂的的问题,采用空间有限元的分析方法,分别建立系梁分次浇筑及一次浇筑数值模型,根据施工步骤及主要工况分析V形墩系梁温度场及应力场的变化规律,研究徐变收缩与温度耦合作用的效应。研究表明,两种施工方案中,温度及应力仅在合龙段区域差异较大,分次浇筑时,两侧已浇筑的混凝土限制了合龙段的变形,合龙段的拉应力明显增长;徐变收缩与水化热的温度效应是相互影响的,浇筑早期的徐变收缩作用在可以降低水化热产生的拉应力,且温度越高其作用越明显;分次浇筑可减少后期收缩作用在系梁中产生的拉应力。     

悬浇箱梁纵向预应力束对顶板横向受力影响分析

针对悬臂施工的预应力混凝土连续箱梁桥顶板纵向开裂这一常见质量问题,本文结合实例,将纵向预应力分为直线及平弯2部分,分别研究其对顶板横向应力的影响。结果表明,顶板在节段端头锚固处和平弯处均会出现不利的受拉效应。为避免2种不利效应叠加,文中提出相应改进建议。     

在役混凝土箱梁桥顶板加劲横梁开裂分析

以某在役混凝土悬臂箱梁桥顶板加劲横梁横向开裂为背景,通过建立3D实体有限元模型和分析多种荷载工况对加劲横梁应力变化的影响,讨论了引起加劲横梁横向开裂的主要原因。结果表明,横向有效预应力不足是引起开裂的主要原因,体外预应力束张拉和车辆荷载作用加速了加劲横梁底部横向拉应力的增长,横向有效预应力下降和超载车辆作用将进一步增加顶板加劲横梁开裂的风险。     

预应力混凝土连续箱梁桥的顶板力学性能研究

预应力混凝土连续箱梁桥的顶板结构受力复杂,导致病害突出。该文以某连续箱梁桥为背景,采用有限元法和解析法分别分析了预应力混凝土箱梁顶板的横向应力及主应力分布,讨论了顶板纵向裂缝产生原因及其影响因素,发现:①施工时合理设置箱梁桥面板横向预应力钢束张拉锚固程序可以改善箱梁顶板受力性能;②采用平面梁单元模拟顶板受力可以在简化计算的基础上取得和空间分析比较吻合的结果;③合理确定腹板尺寸和底板厚度,能够调整顶板横向应力的分布。     

大跨连续刚构合龙段底板混凝土崩裂原因分析及处治

某高速铁路桥主桥为(85+2×180+85)m预应力混凝土连续刚构桥,主梁为单箱双室截面,在中跨合龙段底板钢束张拉完、拆除底模过程中,合龙段下游箱室底板下缘出现混凝土剥落、崩裂、分层等病害。为了解病害原因,分析可能导致病害的设计构造细节因素;钻孔检测合龙段钢束实际线形,并采用圆曲线拟合,计算合龙口高差对底板拉应力的影响。结果表明:设计时未考虑合龙段预应力径向力效应,未设置防崩钢筋且波纹管间距较小,孔道外缘净距不足15cm,不能有效抑制底板混凝土崩裂;在合龙口两侧高差达5cm的情况下强行合龙,导致预应力孔道局部严重偏位,是产生病害的主要原因。对病害影响区域凿除重新浇筑,并采用配重、对顶等措施增加新浇筑底板压应力储备,监测结果表明病害处治后底板压应力储备满足要求。     

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。     

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。     

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。     

斜拉桥塔梁固结区预应力束张拉对横梁应力影响研究

目前关于斜拉桥塔梁固结处横梁的应力状态研究多采用偏经验的计算方法,很少考虑横梁横向预应力束张拉对横梁应力的影响。在未张拉横梁横向预应力束时,斜拉桥塔梁固结处横梁在桥塔自重及斜拉索荷载作用下底板会出现应力值较大的拉应力区。为此,以某斜拉桥为背景,分别对横梁底板、顶板和腹板进行有限元分析,研究了横向预应力束张拉对横梁横向应力的影响,并探究改变横向预应力束张拉控制应力对横梁局部拉应力的优化效果。结果表明,在横梁处张拉横向预应力束可以使横梁预应力储备充足,同时通过改变张拉控制应力,降低了横梁局部拉应力。     

箱形截面梁合拢段顶板横向裂应力分析

悬浇法施工的钢筋混凝土梁桥存在若干合扰段，由于相邻节段的约束作用，合扰段箱梁顶板的横向应力将低于甚至远低于设计值，可能值板产生纵向裂缝，本文从理论上分析这约束机理，采用有限元单元法计算扰段顶板纵截面上的实际预应力，提出改进目前合扰段横向预应力钢筋配置及张拉的设计建议。     

大跨径整孔预制连续箱梁结构体系转换工序研究

整孔预制箱梁在结构体系转换中,湿接缝混凝土与预制梁混凝土之间存在不可忽略的龄期差,从而导致两者混凝土的收缩、徐变系数不同,等效弹性模量不同,进而影响体系的应力及线形变化.合龙预应力钢筋的张拉顺序同样对结构受力存在影响.结合广深沿江高速机场特大桥60 m跨整体预制箱梁,选取不同的湿接缝浇筑时间和合龙预应力张拉顺序,分析不同工序对结构体系产生的影响,从而得到大跨径整孔预制连续箱梁体系转换的合理工序.     

印尼雅加达高架简支变连续小箱梁墩顶连接段 受力特性分析

以印尼雅加达收费公路项目为背景,研究印尼高架简支变连续小箱梁墩顶连接段受力特性。通过对墩顶连接段顶板钢束、板厚、隔离段长度、变截面等参数的优化分析,确定了预应力混凝土连接段和钢筋混凝土连接段的最佳构造方案。研究表明,对于预应力混凝土连接段,适当增加预应力钢束数量可减小连接段板顶拉应力;减小板厚有利于降低板顶的拉应力;隔离段长度增大反而会使得连接段上缘拉应力增大;连接段端部采用变截面不利于连接段受力。对于钢筋混凝土连接段,减小板厚是优化钢筋混凝土连接段受力特性的有效措施;隔离长度对连接段弯矩影响较小。     

宽幅短线预制混凝土箱梁横向预应力分次张拉研究

大跨径混合梁斜拉桥边跨混凝土梁常采用短线预制拼装法施工,施工过程中有多次体系转换。为确保施工过程中的安全和节段间的顺利拼接,以石首长江公路大桥主桥北边跨(75+75+75)m混凝土梁为对象,分析宽幅短线预制混凝土箱梁施工阶段以及成桥恒载状态下横向受力与变形,确定横向预应力分次张拉时机和控制目标,采用MIDAS Civil建立梁段有限元模型,根据施工阶段应力和位移结果确定合理的横向预应力张拉方案。研究结果表明,宽幅短线预制混凝土箱梁施工过程中以横向受力为主,且多次体系转换,横向预应力须分次张拉到位;横向预应力分次张拉方案由位移和应力双控,横向预应力分次张拉的次数和时机在保证安全和顺利拼接的基础上可根据施工特点进行优化,预应力张拉束数和张拉力百分比可结合工期要求和预应力施工的便利性来进行考虑。     

PC梁桥结构的钢绞线张拉问题及补救措施分析

以一座预应力混凝土斜梁桥和一座预应力混凝土弯梁桥的钢绞线张拉施工问题为例,针对张拉过程中出现的锚具回缩有效预应力损失、伸长量偏小力筋超张拉的问题,采用有限元数软件建立两座大桥的分析模型,详细考虑钢绞线现场施工状态,分析张拉施工问题对梁体结构的影响。分析表明:预应力混凝土斜梁施工过程中预应力筋伸长量小的问题可通过增大锚下控制应力改善,且对该现浇箱梁桥影响很小,结构在施工期间和设计规范确定的正常运营状态下是安全的,由于超张拉使用阶段预应力束的拉应力超过0.65fpk,但后续个别预应力束张拉控制应力按照不大于0.80fpk继续施工可行;预应力混凝土弯梁桥顶板4根负弯矩束的回缩对桥梁结构的正常使用极限状态有影响,造成斜截面抗裂验算超限,钢束的回缩使得这部分预应力筋的有效预应力减小甚至失效,造成该部位箱梁顶面最大主拉应力超过规范限值,可采取增加负弯矩区的有效预应力方式补救。     

钢-混凝土组合梁桥早期温度效应试验研究

为了研究混凝土浇筑早期水化反应引起的温度变化对钢混组合梁桥变形和应力的影响,以一简支梁桥为试验对象,测试了混凝土桥面板和钢梁在混凝土浇筑前后温度和应变变化数据,并对钢梁由于温度变化引起的应力进行了解析。分析结果表明:混凝土在凝结硬化过程中温度先升后降,在升温阶段结束后,混凝土板获得足够的刚度来约束钢梁的变形,在降温阶段结束后混凝土桥面板与钢梁变形协调。混凝土板在降温阶段的收缩受到了钢梁顶板的约束,拉应力开始产生。降温阶段结束后混凝土板中拉应力的大小与升温阶段结束后钢梁横截面上的温度梯度以及混凝土板与钢梁顶板的温差有关。     

混凝土箱梁横、竖向温度应力分析

该文通过弹性力学中平面应力问题的求解方法得出各种温度模式下混凝土箱梁横向、竖向温度自应力公式;按求解框架约束温差应力的方法得到混凝土箱梁横向、竖向温度约束应力公式,并对影响其大小的因素箱梁高度、宽度,顶板、底板、腹板厚度作了分析;得到顶板横向、腹板竖向温度应力最不利温度模式组合方式。     

箱形截面梁合拢段顶板横向预应力分析

悬浇法施工的钢筋混凝土梁桥存在若干合拢段,由于相邻节段的约束作用,合拢段箱梁顶板的横向预应力将低于甚至远低于设计值,可能使顶板产生纵向裂缝.本文从理论上分析这种约束机理,采用有限单元法计算合拢段顶板纵截面上的实际预应力,提出改进目前合拢段横向预应力钢筋配置及张拉的设计建议.     

大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥抗裂影响因素分析

针对大悬臂宽箱梁悬臂板根部容易开裂的问题,以某大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥为工程背景,采用ansys软件建立精细的空间块体模型,设置9个荷载工况,分析预应力、恒载、偏载、对称活载、正温度梯度、负温度梯度、整体升温、整体降温、收缩变形对结构应力的影响,根据拉应力的分布,总结出各工况抗裂特点,得出对悬臂板根部横向拉应力影响大的主要因素为活载、负温度梯度、收缩变形。