大跨径预应力混凝土连续梁桥温度场试验研究

为研究大跨径预应力混凝土连续梁桥在实际服役环境下顶板、腹板和底板随时间变化的温度分布状况,通过埋设传感器,对依托工程桥梁在日照作用下的温度场分布做了试验研究,结果表明:在高温、风速较小的天气情况下,箱梁混凝土温度变化不同步,从外到内依次延后,温度达到极值的时间依次滞后;混凝土的内部温度变化情况最小,箱梁底板和顶板位置会出现竖向温差,腹板位置会出现横向温差,并且竖向温差也会出现在沿腹板的竖向位置。     

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。     

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。     

先张法预应力空心板桥底板纵向裂缝成因分析

以太平互通立交空心板桥为例,应用有限元分析方法,系统分析了该桥底板纵向裂缝的成因。结果表明:因顶板、底板外表面降温收缩时受到内表面及腹板的约束,在内外温差作用下,空心板底板产生较大的横向拉应力,使其产生纵向裂缝,且混凝土密实度不均匀、强度不同也是影响空心板板底出现纵向裂缝的主要因素。     

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。     

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。     

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。     

不同养生方法下早龄期混凝土水分迁移规律

为了研究早龄期混凝土在养生条件下的湿度发展规律,采用湿度传感器对早龄期混凝土内部的相对湿度(RH)进行了测试,分析了3个水灰比试件在3种养生方式下的早龄期混凝土水分迁移规律,建立了考虑养生因子的早龄期混凝土在外部干燥条件下的一维水分迁移模型,并以试验数据为基础对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:水灰比对混凝土自干燥效应的影响较大,水灰比越小,自干燥程度越大;空气养生下混凝土内部的湿度降低速率大于养护剂和水养生下的降低速率;同时考虑自干燥和外部干燥效应的混凝土的湿度变化对养生方式较为敏感;在水分迁移模型的狄利克雷边界条件中引入养生因子的概念能较好地描述养生条件下早龄期混凝土的水分迁移规律。     

预应力混凝土箱梁砸击后损伤检测与仿真分析

该文以常州市某大桥引桥为对象,研究探讨了砸击事故对预应力混凝土箱梁桥总体技术状况和安全性能的影响。结果表明:砸击事故造成引桥桥面铺装与箱梁顶板面积约(1.5×1.5)m2的区域直接被砸穿,箱梁顶板3根纵向、3根横向预应力钢筋被砸外露且局部下凹变形,主筋被砸弯。有2个箱室顶板混凝土受冲击破碎、劈裂、脱空,腹板与顶板交接处纵向开裂,腹板混凝土产生5条斜向裂缝。纵向预应力筋锚固齿板混凝土在顶板连接处破碎,钢筋露出。在假定的砸击荷载作用下,理论仿真分析顶、底板及腹板受损面积略大于实测结果。     

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。     

折腹式组合箱梁桥设计要点及结构分析

通过工程实例介绍某折腹式组合箱梁桥的结构体系以及钢腹板与混凝土顶底板、横隔梁的连接等设计构造要点,并通过空间有限元计算研究该组合箱梁顶板、底板以及腹板的应力分布,连接部位受力性能等,为该新型结构设计施工提供参考依据.     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁的试验研究

为研究波形钢腹板预应力混凝土箱梁这种新型桥梁结构的力学性能,根据国外已建实桥的箱梁尺寸,设计了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,来分析这种箱梁结构的弯曲、扭转和畸变等力学特性。试验结果表明:在弯曲荷载作用下,波形钢腹板主要承担剪力,而弯矩仅由混凝土顶板和底板来承担,同时箱梁的挠度应计及钢腹板的剪切变形的影响。另外,波形钢腹板预应力混凝土箱梁对偏心荷载作用时产生的扭转变形和畸变的抵抗能力相对较差。波形钢腹板预应力混凝土箱梁具有区别于传统混凝土箱梁结构的的力学特性。     

波形钢腹板PC连续梁异步悬臂施工工序研究

为研究波形钢腹板PC连续梁桥在异步悬臂施工不同工序下的受力性能及施工工期,以主桥长360m的奉化江大桥为背景,采用有限元软件建立该桥箱梁的1～4号节段模型,分析按不同顺序浇筑箱梁顶、底板混凝土,吊装波形钢腹板时箱梁结构受力,并比较所需工期。结果表明:异步悬臂施工时,PC梁箱室中间小部分顶板混凝土处于受拉状态;波形钢腹板位移变化较大。若仅考虑结构受力,先浇筑前一节段顶板,再浇筑本节段底板,最后吊装后一节段波形钢腹板的方案施工期间挠度最小,受力最优;若综合考虑结构受力性能和施工周期的影响,同时浇筑前一节段顶板和本节段底板,最后吊装后一节段波形钢腹板的施工工序最优。     

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。     

波形钢腹板组合梁施工期开裂风险分析及工程对策

波形钢腹板箱梁由于腹板的皱褶效应,顶、底板与腹板不服从平截面假定。为此,顶板、底板采用空间体单元,腹板采用空间壳单元模拟,精确模拟腹板与顶板、底板的连接。考虑施工过程定义,考虑横向预应力和纵向预应力的影响,考虑施工期挂篮对波形钢腹板箱梁底板的作用,开展了从零号块至最大悬臂状态的波形钢腹板施工过程分析。分析结果显示,空间精细化模型的位移计算结果与一般梁单元采用增量有限元算法得到的规律类似。原始挂篮底模后吊点处会出现应力集中现象。通过改变挂篮后吊点施工方案,可降低应力集中导致的混凝土开裂风险。同时提出了在箱梁纵向一些底板开裂风险较大部位增设防裂网片,抑制施工期波形钢腹板底板裂缝扩展。     

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。     

运宝黄河大桥箱梁腹板抗剪性能研究

为研究单箱五室波形钢腹板部分斜拉桥腹板的抗剪性能,以即将竣工验收的运宝黄河大桥为工程背景,利用Midas FEA软件建立该桥固结区域局部有限元模型,计算腹板的剪力分配与箱梁截面的剪力滞效应,考查混凝土内衬对波形钢腹板剪应力的影响。结果表明:同一截面中外侧钢腹板承担剪力的比重高于内侧,而混凝土腹板剪力分配比重明显高于钢腹板;随着远离墩梁固结区域,同一截面内混凝土腹板处的顶板正应力减小,钢腹板处的顶板正应力增大,底板的正应力均有所减小;混凝土内衬有效地降低了钢腹板剪应力,提高了钢腹板的抗屈曲性能。     

罕遇地震作用下波形钢腹板组合结构桥剪力键受力性能研究

在波形钢腹板组合结构桥梁中,剪力键是保证钢腹板与顶、底板混凝土共同工作的关键传力构件。随着建设的发展,越来越多的桥梁面临着高烈度地震的考验,但动力作用下组合结构剪力键的受力研究还比较少。本文通过采用数值模拟的方式,分析罕遇地震作用下钢腹板与顶、底板混凝土之间剪力键的受力特点,并总结出力学规律,为该类结构物的安全使用提供理论依据。     

单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能研究

为掌握荷载横向作用位置对单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁受力性能的影响,设计制作了缩尺比例为1∶10的模型梁,对简支模型梁分别进行了横向对称的双点和四点集中力弹性加载试验,集中力在横向分布作用在边、中腹板处顶板,对顶、底板的纵向应变、钢腹板剪应变和梁底挠度进行了测试。同时,建立有限元模型进行对比分析,并提出用腹板剪力系数表示"腹板剪力分配的不均匀程度"。结果表明:对于单箱三室的波形钢腹板混凝土组合箱梁,对称荷载的横向作用位置对作用截面的剪力滞系数横向分布有显著影响,不同腹板处顶、底板剪力滞系数的差异较大,在荷载作用点附近达最大值;加载截面横隔板的设置可以减弱剪力滞效应,而非加载截面的横隔板使顶、底板正应力分布呈现类似"负剪力滞效应";剪力在各钢腹板间不是平均分配,直接承受集中荷载的腹板可分担70%以上的剪力,其剪力系数最大可达2.0;横隔板可减小剪力不均匀分配的影响。     

波形钢腹板与混凝土腹板箱拱受力性能对比分析

波形钢腹板混凝土箱形拱圈具有自重轻、受力小、腹板不开裂、施工方便等优点,具有广阔的应用前景。为研究波形钢腹板混凝土箱拱的力学性能,该文以某工程实例为原型,利用大型有限元软件建立精细的分析模型,对比研究波形钢腹板混凝土箱拱和混凝土腹板箱拱在自重、全桥恒载、车道荷载作用下的受力特性,发现波形钢腹板箱拱混凝土顶、底板Mise应力均小于混凝土腹板箱拱,波形钢腹板与混凝土顶、底板应力分配更合理,受力性能更优秀,波形钢腹板箱拱同一截面的中腹板Mise应力值平均大于边腹板5.1%。分析结果可为该类型拱桥的研究提供参考。