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。     

混凝土水化过程中箱梁温度场及其效应的测试与分析

为了确定福建东南沿海山区高墩大跨桥梁的箱梁温度场，对后亭溪大桥PC箱梁水化热阶段和日照温度分布及其应变进行了连续观测，研究了混凝土浇筑前后箱梁温度场及其效应的时变规律。结果表明：箱梁腹板中部混凝土的最高温度和最大温差明显高于顶板和底板内的混凝土，但单箱双室的中腹板的最高温度和最大温差明显小于两侧腹板；混凝土浇筑后温升较快，顶板、底板和腹板混凝土分别在浇筑后约16～17 h和22～26 h达到最高温度，浇筑混凝土后约120 h,顶板温度已经逐渐下降至外界大气温度附近，而底板和腹板则需要更长时间；由于混凝土凝结硬化过程中水化热和收缩的影响产生的温度效应，混凝土浇筑后大约20～24 h混凝土拉应变达到最大，最大拉应变达到100με,虽然从尺度上有别于大体积混凝土，但考虑混凝土受拉性能较差，应考虑其产生温度裂缝的可能性，应注意采取措施控制温差。     

西北极寒地区混凝土箱梁温度场实测与仿真分析

以新疆小沙河中桥为背景,通过试验实测与有限元分析,研究西北极寒地区混凝土箱梁温度场分布特点及其温度效应。选取2016年1月20日至2016年2月20日实测温度数据作为研究对象,分析结果表明:受太阳辐射的影响,梁高方向存在明显的温度梯度,测点T1,T4最大温差达到6.4℃,测点T4,T6最大温差达到5.6℃;腹板壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T3,T5之间最大温差达到5.6℃;底板沿壁厚方向存在明显的温度梯度,测点T7,T8之间最大温差达到8℃。基于传热学分析理论,建立混凝土箱梁温度场有限元模型,选取2016年1月27日06:00到2016年1月28日06:00的实测温度数据,验证了混凝土箱梁温度场有限元模型的准确性。在验证有限元模型准确性基础上,计算日照升温和寒潮降温作用下混凝土箱梁梁高、腹板以及底板壁厚方向的温度场分布,计算分析最不利时刻温度场作用下的混凝土箱梁的温度效应,并与现有规范进行对比。研究结果表明:西北极寒地区带沥青铺装的混凝土箱梁竖向温度梯度与规范有所差别,箱梁顶板温差较小,而底板温差较大;日照下腹板温度高于顶板,降温时顶板温度高于腹板;温度效应计算较规范更为不利,降温时在底板产生的拉应力可能使混凝土产生开裂;在进行西北地区混凝土箱梁的设计计算时,建议根据桥位处气象数据对温度效应进行分析。     

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。     

大跨径预应力混凝土连续箱梁湿度场模拟分析

为研究大跨径预应力混凝土连续箱梁在干燥环境下顶板、腹板和底板随时间变化的湿度分布状况,通过埋设传感器,对小清河大桥在干燥作用下的湿度场分布做了试验研究,结果表明:顶板、腹板和底板表面位置一处的相对湿度均表现出较快的下降趋势,直至与外部环境的相对湿度相接近时开始变得缓慢,干燥作用使混凝土表面的水分更易丢失,随着时间的增长,干燥作用逐步向混凝土内部延伸,其作用影响范围也会变大,且随着混凝土龄期的增长,其内部湿度扩散系数会有所降低。     

沅江大桥混凝土箱梁日照温度场与温度应力研究

为研究混凝土箱梁在日照环境下的温度场和温度应力分布规律,以沪昆客专沅江大桥——(88+168+88+40)m刚构连续梁为背景,采用有限元法建立该桥混凝土箱梁的二维温度场模型和三维温度应力分析模型,得出箱梁温度场和温度应力分布的理论值,并与现场实测值进行对比。结果表明:箱梁温度呈对称分布;箱梁顶板外表面温度比箱梁体内部高,呈三角函数形式变化,箱梁内部达最高温度的时刻较箱梁外部滞后约2h,大致呈直线变化;腹板与底板的温度时程曲线近似为直线,温度变化平缓,腹板温度较底板温度高,东腹板与西腹板之间的温度相差不大;温度的理论计算值与实测值吻合较好;在最不利温度作用下,混凝土箱梁的温度应力基本关于桥轴线对称分布,温度应力理论相对值与实桥观测值略有差异,计算值基本上能反映实际工程情况。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁足尺模型试验研究

根据国内首座波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁公路桥———泼河大桥的箱梁构造尺寸,设计了足尺模型试验梁,对其力学性能进行了试验研究。测试了波形钢腹板及顶板的混凝土纵向应变分布、挠度以及腹板剪力、体外预应力增量等问题。研究结果表明:波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的混凝土顶板和底板主要承担弯矩,波形钢腹板则主要承担剪力,箱梁的计算挠度应考虑钢腹板剪切变形的影响,混凝土顶板存在明显的剪力滞效应,同时得出在荷载作用下体外预应力增量呈线性变化规律,且应力增量很小。     

大跨径波形钢腹板箱梁桥截面竖向温度梯度研究

依托山东省高广高速公路小清河3号桥为研究对象,对其波形钢腹板箱梁横截面进行长期温度观测。基于全年温度较高时段(5—7月)现场实测数据,采用数理统计的方式研究其截面竖向温度分布规律及温度标准值。结果表明:波形钢腹板箱梁截面竖向温度呈非线性分布,顶板温度变化最大,波形钢腹板整体温度分布较为一致,钢混连接部位温度变化最小;通过分布拟合假设检验,截面竖向温度服从对数正态分布;以重现期为50年计算了小清河3号波形钢腹板连续箱梁桥的竖向温度标准值,并提出了竖向温度梯度分布模式。     

公路大吨位箱梁早期水化热温度场试验研究

早期水化热是导致大吨位箱梁混凝土早期开裂的主要原因之一。以杭甬复线宁波段一期工程的40 m预制箱梁为背景,开展早期水化热试验研究。研究结果表明,40 m箱梁早期水化热温度变化总体呈“温升—高温持续—降温”的变化规律;水化热最高温度出现在端部截面右侧腹板芯部,最高温度为77.0℃,出现时间为混凝土开始浇筑后第30 h;混凝土最大温差出现在箱梁端部截面右侧腹板芯部—腹板内表层,最大温差为21.5℃,出现时间为混凝土开始浇筑后第35 h;由于箱梁端部腹板较厚,混凝土芯部热量相对不易散失,导致端部混凝土升温速率大于跨中截面;同时,外界环境对大吨位箱梁水化热温度峰值、升降温速率、内表温差有重要影响。试验结果可为大吨位箱梁施工养护和裂缝防控提供参考。     

预应力索对连续曲线箱梁桥受力的影响分析

分别在箱梁顶、底板不同位置布置平弯索,并在箱梁腹板中不同高度布置竖弯(含平弯)索,计算分析不同布索方式对连续曲线箱梁的受力影响.结果表明,在箱梁顶、底板不同位置布置平弯索,会对梁体的位移和水平力矩产生较大的影响,而腹板内竖弯索主要影响梁体的竖向位移,同时顶板平弯索和在腹板内靠上布置竖弯索有利于减小扭矩,并使内外侧支座反力趋于均衡.     

基于广义极值分布的大跨刚构桥温度梯度研究

为了确定混凝土箱梁内部最不利正、负温度梯度分布形式,对处于成桥阶段的某大跨径混凝土连续箱梁桥进行了为期13个月的持续温度观测。在现场采集温度数据的基础上,采用概率统计分析后运用广义极值分布的方法计算沿箱梁高度方向和沿腹板宽度方向最不利正温度梯度及顶板、腹板和底板厚度方向最不利负温度梯度,并建立结构整体模型和温度控制截面模型进行不同温度梯度形式下温度效应研究。结果表明:计算得出的实测最不利温度梯度与规范规定的温度梯度不同,为观测桥梁所在地区分析混凝土箱梁温度效应影响提供指导。     

考虑截面竖向温差影响下钢绞线锚下预应力变化研究

为研究梁体截面竖向温度分布对钢绞线锚下预应力变化的影响,对施工期25m预制箱梁开展温度和锚下预应力实时监测。对实测数据开展统计分析,研究了考虑竖向温差影响下预应力变化规律。结果表明,太阳照射方向对梁体混凝土竖向温度分布具有显著影响,向光侧混凝土竖向温度差值离散性大,背光侧沿截面高度方向温度分布较为均匀;温差和锚下预应力呈现典型的负相关特征;选取梁顶、底温差作为影响因素,得到考虑梁顶、底温差影响下的预应力变化率计算公式,规范中梁顶、底设计温差对钢绞线锚下预应力变化达到-3.51%。     

预应力混凝土连续箱梁不同布索方式对比分析

从理论上对比分析了不同布索方式的优缺点,以某预应力混凝土连续箱梁桥为原型,通过数值计算对比分析了预应力损失对不同布索方式箱梁腹板主拉应力的影响.结果表明,在理论上取消下弯索,通过适当调整顶、底板索和竖向预应力筋来实现对腹板主拉应力控制是可行的;适当调整竖向预应力的大小,竖向+纵向布索方式混凝土强度提高系数优于下弯索布索方式;竖向预应力损失对竖向+纵向布索方式预应力混凝土箱梁腹板主拉应力的影响非常敏感.在实际工程中,竖向预应力损失50%后,竖向+纵向布索方式预应力混凝土箱梁腹板主应力的分布将劣于下弯索布索方式.     

连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析

针对可能造成某预应力混凝土连续刚构箱梁桥腹板斜裂缝的几种主要因素进行了敏感性分析,同时对平面杆系计算时无法考虑的箱梁横向受力的不利影响,采用MidasFEA进行了空间受力分析.分析指出纵向、竖向预应力有效性的降低及活载超载是造成腹板斜裂缝的主要原因之一;在计算腹板主拉应力时考虑箱梁横向受力引起的竖向拉应力的叠加效应会使腹板内侧某些区域的竖向压应力完全被抵消,进而导致腹板出现斜裂缝;同时指出箱梁内外温差变化,是产生竖向拉应力的主要因素.     

基于长期温度监测的华南地区混凝土连续刚构桥梁温度变化规律研究

以一座地处华南地区的典型混凝土连续刚构桥梁为研究对象,对其温度变化进行了长期的监测和统计分析.温度传感器是在桥梁建设施工过程中埋人混凝土内部的,能客观反映桥梁结构的温度,并在通车运营后进行了长期的监测.测量了箱梁顶板、腹板、底板等位置在太阳辐射等自然环境条件下的温度及年度内的变化规律;对箱梁腹板中间的温度监测数据进行了概率统计分析,分析表明可以用2个正态分布的线性组合描述一年时间内的温度概率密度.根据拟合结果,计算了设计基准期内结构最高季节温度,该温度值明显高于目前桥梁工程设计规范中的建议值,因此,有必要对华南地区的季节升温设计值进行更深入的研究.     

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。     

全比例波形钢腹板PC箱梁力学特性试验研究

根据国内第一座波形钢腹板PC组合箱梁公路桥-泼河大桥的箱梁构造尺寸,设计了30 m足尺试验梁,对其力学性能进行了试验研究和有限元分析。测试了箱梁挠度,波形钢腹板、混凝土顶板及底板的应变。研究结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁的混凝土顶板和底板主要承担弯矩,波形钢腹板则主要承担剪力。试验结果为实桥的设计和建造提供了重要的资料。     

预应力箱梁桥腹板主应力计算探讨

为了更好的分析预应力混凝土箱梁桥腹板斜裂缝出现的原因,从现行规范中腹板竖向应力计算模式出发,通过理论分析和有限元数值模拟的方法,对多种因素作用下的腹板竖向应力状况进行了分析。研究结果表明:现行规范中腹板竖向应力计算模式与实际情况有较大差异,腹板竖向应力不仅与竖向预应力有关,还和纵向预应力的锚固、顶板横向预应力张拉、环境温度变化等因素有关。提出了腹板竖向更合理的应力计算模式。     

下白石大桥箱梁悬臂施工控制技术研究

下白石大桥为145 2×260 145m的大跨度预应力混凝土连续刚构桥,大桥施工监控中根据施工量测反馈数据,运用神经网络理论方法进行计算参数的识别,采用自适应控制系统理论,对大跨度桥梁的挠度进行预测,指导下阶段的施工;在箱梁适当位置放置温度传感器,实测箱梁水化温度在箱梁顶板、腹板以及底板的温度分布情况;研究混凝土材料水化热放热的特性,得到箱梁水化放热温度分布规律;选取箱梁控制截面,埋设应力(应变)传感器,并与理论值比较,得到了施工过程中连续刚构桥的应力变化规律;通过测量施工过程挠度以及温度随时间同步变化规律,得到了施工过程中温度对长悬臂箱梁挠度的影响规律;并在成桥后进行长期监测,得到了连续刚构桥桥面线形的长期变化规律.     

预应力混凝土变截面连续箱梁桥静载试验分析

某互通立交匝道桥第三联预应力混凝土变截面连续箱梁中跨、边跨腹板局部竖向开裂;腹板纵向钢束张拉槽口竖向和斜向开裂;底板局部与腹板竖向裂缝对应位置出现短小横向裂缝。本文主要针对该匝道桥第三联荷载试验结果进行分析,评价其承载能力,并给出病害处治建议供同类桥进行借鉴和参考。