混凝土箱梁温度场计算方法研究

混凝土箱梁桥温度场是非线性的,其分布主要取决于环境条件、物理性质、几何材料特征以及桥梁走向位置等因素。本文简要介绍了一个考虑以上因素计算箱梁表面温度分布的解析模型,在此基础上进行箱梁桥温度场的热力学有限元瞬态分析。以杭州湾跨海大桥非通航孔桥为例,计算大跨预应力混凝土箱梁结构的温度场,通过与规范的计算进行比较,得到一些关于混凝土箱型梁桥温度效应的结果,可为工程设计和管理提供必要的依据。     

夏季桥面沥青铺装层温度预估及其力学影响

为了准确预估桥面柔性铺装内的温度分布状况,根据传热学基本理论和导热微分方程相关理论,建立箱型梁桥桥面铺装温度数值预估模型,使用有限差分法对其进行了求解,结果表明夏季箱型梁桥桥面铺装全天均保持高温状态。并运用预估结果分析了连续高温天气对桥面铺装力学响应的影响,分析表明高温导致的温度梯度使得导致铺装层内应力更为不利。     

夏季桥面沥青铺装层温度预估及其力学影响

为了准确预估桥面柔性铺装内的温度分布状况,根据传热学基本理论和导热微分方程相关理论,建立箱型梁桥桥面铺装温度数值预估模型,使用有限差分法对其进行了求解,结果表明夏季箱型梁桥桥面铺装全天均保持高温状态.并运用预估结果分析了连续高温天气对桥面铺装力学响应的影响,分析表明高温导致的温度梯度使得导致铺装层内应力更为不利.     

碳纤维布加固混凝土箱形墩柱温度自应力研究

考虑到碳纤维布(CFRP)与混凝土的热胀系数不同,该文建立了CFRP加同任意形状横截面混凝土构件因日照辐射或骤然降温引起的温度自约束变形求解方程,进而推导了CFRP加固混凝土箱形墩柱在均匀、线性和指数变化温度梯度下的温度自应力解析式。文章中与未加固混凝土箱形墩柱温度自应力解析式进行了对比分析,CFRP加固箱形墩柱即使在均匀和线性变化温度梯度下也会产生温度自应力,在指数变化温度梯度下CFRP中产生可观的温度自应力。所推导的自约束变形求解方程和温度自应力解析式既适用于CFRP加固混凝土构件也适用于未加同混凝土构件。采用ANSYS有限元软件对温度自应力进行仿真分析,与该文公式计算结果对照,说明文中推导的CFRP加固混凝土箱形墩柱温度自应力解析式具有足够的精度。     

基于Timoshenko梁理论的薄壁箱梁剪力滞效应研究

基于Timoshenko梁理论,对单箱单室混凝土薄壁箱梁的翘曲位移函数进行了修正,合理构造了考虑各翼板剪切变形差幅值关系、横截面轴力平衡条件以及腹板剪切变形影响的翘曲位移函数,建立了体系总势能函数,利用Euler-Lagrange方程得到了结构稳定平衡状态下薄壁箱梁剪力滞效应计算理论的微分方程。结合ABAQUS有限元数值模型,对比分析了简支箱梁在集中力荷载和满跨均布荷载作用下横截面各翼板纵向应力分布规律。结果表明,集中力荷载作用下,靠近加载端截面测点3受应力扰动影响明显,误差偏大,远离腹板区域,文中所提的解析解与有限元数值模型解的误差控制在5%左右;均布荷载作用下箱室内顶底板误差可以控制在5%左右,而悬臂翼板由于边界条件假设与箱室内翼板一致,与有限元数值存在一定的偏差,主要表现在误差远离腹板时逐渐增加,但可以控制在10%以内。因此,采用本研究中所构造的翘曲位移函数能较好地反映剪力滞影响下纵向应力分布规律,与有限元数值模拟的结果吻合良好,从而验证了分析方法的正确性。     

箱梁横向应力有限元分析

针对箱型梁桥横向应力做了有限元分析,并与规范推荐公式及杆系简化的进行了对比。计算模型采用了梁单元与实体单元混合模型,在注重计算精度的同时,节省了时间。本方法能应用在横向跨度大的桥梁中,也适合于弯、坡、斜等异型梁桥。     

曲线钢-混凝土结合梁桥的温度应力

基于有限元软件分别对曲线钢-混凝土结合梁桥整体升温25℃和桥面板降温7.5℃进行受力分析。研究在整体升温的温度应力作用下沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、纵向应力值,并给出了整桥的变形云图;降温的温度应力下桥面板沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、混凝土板及钢箱梁底板纵向应力值,同样给出了桥面板及钢箱竖向位移分布云图。通过对曲线钢-混凝土结合梁的有限元分析,说明曲率效应和扭转效应在曲线梁桥计算中是不可忽视的。     

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。     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.     

分层分段浇注混凝土箱拱的徐变收缩模型试验研究

本模型取自万县长江大桥拱顶节段中箱截，按１：５缩小，分三次浇注混凝土形成箱形，由此观察不同龄期的混凝土徐变，收缩对结构应力重分布情况，并将试验结果与专门开发的软件分析结果作比较。     

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。     

混凝土箱梁温度作用分析

从实际工程设计角度出发,建立实体模型分析了温度应力的分布规律,并将其纵向应力计算结果与相应杆系模型和初等梁理论结果进行了对比分析。同时对影响箱梁横向温度应力分布的一些因素进行了参数分析,在对不同参数计算结果进行对比分析的基础上,总结出了箱梁横向温度应力分布的规律,并提出了一些建议以供设计人员参考。     

混凝土薄壁箱形结构横向温度应力解析计算方法

为了改进和提高求解混凝土薄壁箱形结构横向温度应力计算方法的适用范围和精度,运用结构力学的方法将薄壁箱形结构比拟成框架结构,对不同温度模式下箱形结构横向温度应力的计算方法进行推导;按求解无铰拱内力的弹性中心法对力法方程进行简化,导出了求解薄壁箱形横向温度应力的解析计算公式。为验证解析计算法的正确性和精度,分别采用解析计算法和有限元程序对一个典型算例进行了对比分析。结果表明：解析计算法计算得到的横向温度应力结果与有限元分析结果吻合很好,且解析计算法具有较好的精度,适于工程应用;该解析法能够考虑各箱壁厚度不等和温差不同的情况,较既有求解横向温度应力的解析法有较大的改进。     

连续配筋混凝土路面温度应力分析

根据钢筋混凝土间粘结滑移的线性本构关系，建立了连续配筋混凝土路面（CRCP）温度应力分析的计算模型及微分平衡方程，求出了微分方程的解答，并分析了降温荷载作用下路面内应，位移的分布规律及裂缝间距，配筋率与配筋方式等计算参数的影响，给出了不利位置处钢筋和混凝土应力，位移的解析表达式，结果表明，本文方法可以方便有效地分析CRCP的温度应力。     

波形钢腹板箱梁桥地震响应特性分析

以某一大型波形钢腹板连续箱梁桥为依托，结合有限元分析软件对梁桥进行模态分析获得梁桥的基本动力参数，采用反应谱和时程分析法，分析梁桥在地震力作用下的应力和位移响应。研究结果表明：波形钢腹板梁桥基频为0.834 Hz,振型为对称竖弯，相较于混凝土腹板箱梁具有较好的竖向抗弯刚度和较小的扭转刚度。在EL-Centro波和天津地震波作用下，竖向地震力对波形钢腹板梁桥结构应力和位移影响最大，最大位移出现在中跨跨中位置，最大应力出现在0号块附近钢混连接处。两种分析法的位移和应力分布规律一致，其中反应谱法的应力大于时程分析法。     

中小跨混凝土梁桥和大跨径桥梁健康监测差异初探

随着健康监测系统在大跨径桥梁管养中的实践和经验积累,一些中小跨混凝土梁桥也逐步安装健康监测系统来掌握桥梁的运营状态。现有健康监测相关技术标准和规范主要用于指导大跨径桥梁,与中小跨桥梁结构的受力特点存在一定的差异。该文建立了大量具有代表意义的中小跨混凝土梁桥和典型大跨径连续刚构桥计算模型,对比分析了两者在恒活载比例、超重载荷影响、健康监测方法和监测参数4个方面的差异,得到以下结论:与大跨径桥梁相比,中小跨混凝土梁桥活载比例明显较大,可达到恒活载总和的50%左右;中小跨混凝土梁桥和大跨径连续体系桥梁的影响线长度及方向差异较大,中小跨混凝土梁桥需特别关注超重载荷的影响;中小跨混凝土梁桥活载及温度等变形较小,但应力响应量值显著,是健康监测的重点参数。     

混凝土连续箱梁桥温度应力对比分析

按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）对横截面正、负梯度温度模式的规定,分别对同一座3跨预应力混凝土连续箱梁桥的梁单元模型和实体单元模型施加相同的温度荷载进行温度效应分析,对比来自2种单元模型的梁顶和底缘的总温度应力、温度自应力和温度次应力的计算结果,阐述2套结果的异同点,分析差异的成因。指出基于平面杆系有限元理论软件算出的温度应力值有可能偏小,宜辅之以实体单元模型的计算结果作为校正。     

钢管混凝土圆管拱肋日照温度分布研究

以热传导理论结合有限元方法,提出了圆形钢管混凝土拱肋日照温度分布的分析模型,考虑了太阳辐射、气温变化、地理位置、方位和几何尺寸等对温度分布的影响。结果表明,拱肋横截面内的日照非线性温差可达20℃以上,说明应对钢管混凝土拱桥的温度效应予以重视。     

多轴应力状态下混凝土强度准则在桥梁结构中应用的探讨

本文介绍了一种混凝土在多轴复杂应力状态下强度准则，即Ottosen提出的四参数强度准则模式，结合已建成的三向预应力混凝T型刚构桥的空间应力分析结果，分析了该箱型梁桥纵向混凝土强度的变化规律，说明了混凝土强度理论对实际土建结构设计的重要性，以求为多轴应力状态下混凝土强度准则在预应力混凝土桥梁结构中的应用探索一条新途径。     

不同支承形式对曲线梁桥转矩分布的影响

由于预应力混凝土曲线梁桥结构本身的特点，在荷载作用下弯矩与转矩的相互耦合作用，其支承形式应根据曲率半径的大小、上下部结构的总体布置决定，从而选用对结构受力有利的支承形式，并由此决定全桥的力学计算模型。文中针对不同的支承形式对曲线梁桥转矩分布的影响进行了初步的研究，通过对工程实例的计算分析得出了一些有益的结论。