某桥主梁长期下挠病害处治方案研究

某桥主桥为主跨400m的斜拉桥,1995年建成通车。在交通量激增、荷载超载、预应力损失等因素作用下,部分桥跨主梁呈现下挠加剧,主梁混凝土出现剥落、露筋及开裂等病害。为抑制主梁下挠不断发展的趋势,采用结构自重减载方式(将混凝土人行道板置换为轻型钢人行道板)来部分减缓主梁下挠,并对箱梁顶板底面粘贴碳纤维布进行加固。采用有限元软件建立主桥模型,计算结构自重减载及粘贴碳纤维布对改善主梁下挠的作用效应。结果表明,将混凝土人行道板置换成轻型钢人行道板后,主梁下挠程度相对减小;碳纤维布与主梁共同参与受力,在一定程度上抑制了混凝土病害进一步发展,也避免了因混凝土开裂而造成的主梁下挠,验证了该加固方案的可行性。     

短线法预制拼装施工线形控制影响参数分析

嘉绍跨江大桥北岸水中区引桥为十三联70 m等跨连续刚构桥,主梁为单箱双室斜腹板箱梁,采用短线法预制拼装施工。为了保证主梁预制与拼装的精度,采用有限元软件分析梁段自重、梁段刚度、预应力张拉控制应力、管道摩擦系数、预应力筋松弛系数、存梁天数、施工荷载及温度等参数对主梁预制线形与单个"T"构最大悬臂状态线形的影响敏感性。结果表明:影响预制线形的主要因素是梁段自重和预应力张拉控制应力;影响单个"T"构最大悬臂状态线形的主要因素是施工临时荷载和梁段自重。     

大跨空腹式连续刚构桥超长预应力布束方式研究

为了解决大跨径预应力混凝土空腹式连续刚构桥超长预应钢束预应力损失过大问题,以北盘江特大桥为背景,通过理论分析,提出了超长预应力损失主要影响因素及空腹式连续刚构桥超长预应力交叉锚固布束方式。采用有限元方法,建立了背景桥梁有限元数值模型,对比分析了传统通长布束方式与交叉锚固布束方式对结构及预应力的影响。结果表明,预应力管道摩阻损失与预应力束长度密切相关,化长束为短束可有效减小纵向预应力损失;采用交叉锚固布束方式,结构挠度、应力的分布规律与传统通长束布束方式相同,但数值明显减小,钢束有效预应力得到了明显提高。     

大跨径曲线刚构桥转矩调整方案探讨

以36m+60m+36m悬臂施工刚构桥(曲线半径300m)为研究对象,采用MidasCivil有限元分析程序,通过分析全桥转矩成因,结合预应力产生转矩与恒载转矩始终相反的特点,通过改变预应力布置形式,主动调整全桥转矩分布。研究表明:预应力采用不对称布置或不对称张拉力能主动调整一部分转矩。     

预应力筋非线性松弛对连续刚构桥的影响

基于前期研究建立的非均匀预应力筋松弛损失简化计算模型,以某跨越大渡河桥梁为研究对象,对预应力混凝土连续刚构桥进行主梁施工全过程应力和挠度变化数值模拟,分析由于施工控制不当引起的非均匀预应力筋非线性松弛对成桥线形和控制截面预应力度的影响。另外,通过改变预应力筋锚下有效预应力离散程度的大小来模拟预应力施工质量控制的变异,结果表明:预应力筋锚下有效预应力离散程度增大对预应力混凝土连续刚构桥主梁的预应力度和成桥线形均有直接负面影响。因此,在桥梁工程中应对其予以足够重视并针对性地采取预应力精细化施工控制措施。     

不对称连续刚构桥对比分析

由于受地形及通航要求的限制,需要把连续刚构桥设计成跨径不对称或是墩高不对称的形式,为了得出与对称结构相比,在外荷载作用下不对称连续刚构桥的主梁产生的不同程度不对称内力及变形值,以思南县乌江二桥为依托工程,通过有限元程序对不对称连续刚构桥在不同外荷载作用下主梁的内力及变形进行比较分析,从而得出不对称连续刚构桥与对称连续刚构桥在受力及变形上的差别。     

曲线斜拉桥主梁扭矩分布优化及试验验证

为获得工程可应用的曲线斜拉桥主梁扭矩分布优化的简易方法,根据曲线斜拉桥的力学特点,由初等静力学关系建立其主梁扭矩分布计算的简化模型,在此基础上提出采用设置曲线内、外侧斜拉索不对称初张力和调整支座位置的联合优化方法,实现曲线斜拉桥主梁扭矩分布的优化。给出联合优化方法的实现流程,以某座混凝土Π形主梁曲线斜拉桥为工程背景,分别采用有限元数值分析及模型试验验证该方法的正确性和可行性。结果表明:该方法能有效改善曲线斜拉桥主梁扭矩分布及曲线梁段不平衡的支座反力分布,将其应用于实际工程正确、可行。该方法分析过程简单、易于操作、经济实用、效率较高。     

斜向配筋预应力混凝土路面的特性分析

采用ABAQUS有限元分析软件,分别建立斜向和垂直布筋的预应力水泥混凝土路面结构的三维有限元模型,通过改变温度的方法对路面施加预应力.分别得出了斜向布筋和垂直布筋的预应力水泥混凝土路面在标准轴载作用下的力学行为,通过这两种结果的对比得出:斜向布筋有效地减小了板体底面的起伏变化,使板体整体平整性较好,荷载影响范围小.这些研究成果为日后预应力混凝土路面板在国内的研究和设计提供了相应的参考和依据,有助于加速中国预应力混凝土路面板的研究进程.     

支座布置形式对曲线梁桥力学性能的影响

为了研究支座布置形式对曲线梁桥力学性能的影响、提出对结构有利的支承形式,以一实际工程中的曲线梁桥为例,采用有限元法分析其在自重、预应力和活载等作用下主梁扭矩、扭转变形和竖向支座反力的特点,研究设置抗扭支座和支座预偏心对曲线梁桥力学性能的影响规律.结果表明:在独柱墩上设置合理预偏心与中墩设置抗扭支座均可以减小曲线梁桥结构的扭矩和变形,有利于梁端内、外支座反力分布趋向均衡.     

施工过程箱梁腹板斜裂缝成因分析

某预应力连续刚构桥,主梁为单箱双室箱梁,采用挂篮悬臂浇筑施工,施工过程中,箱梁腹板的下部出现斜裂缝。从设计、材料、环境温度、施工方法几方面对裂缝成因进行分析。进一步采用ANSYS有限元软件对该桥箱梁腹板进行局部受力分析,得知不张拉竖向预应力筋而继续悬臂挂篮施工,是造成腹板下部出现斜裂缝的主要原因。建议:尽快张拉前面节段竖向预应力筋,以后须先张拉前一节段的竖向预应力筋,才能移篮进行下一节段的施工。对现有裂缝,观察确定其不再发展,即进行封闭处理。     

拉索调整对曲线形部分斜拉桥主梁扭转的影响

为研究曲线形部分斜拉桥的扭转受力性能,建立了考虑悬臂浇筑施工全过程的有限元模型,分析了主梁在永久作用和可变作用下的主梁扭矩分布规律以及扭矩与中跨圆心角的关系。在此基础上提出了调整曲线内外侧斜拉索的面积和索力分布以改善曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布的方法,并对此进行了实例验证。分析结果表明：拉索调整是一种改善曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布的有效方法。     

预应力混凝土曲线梁桥支承设计初探

以实际工程为背景,介绍了曲线混凝土桥的受力特点,采用三维空间程序对小半径预应力混凝土曲线梁桥的空间效应进行分析,考虑了不同支承形式对主梁转矩、墩柱内力和支座反力的影响,指出了曲线梁桥根据平面杆系计算不能完全反映各支座的受力情况,还需进行空间计算来确定各支座反力,提出了采取支座预设偏心的措施来改善曲梁扭转效应的方法,探讨了曲线梁桥腹板开裂病害产生的原因。     

连续斜梁桥受力特性研究

基于梁格法理论,建立了4跨连续斜梁桥的有限元模型。分别采用了各种不同支座刚度计算连续斜梁桥的支反力分布以及主梁内力分布情况。计算结果表明,支座刚度对于连续斜梁桥的支反力分布影响较大,减小支座刚度可使得支反力分布更为均匀。支座刚度对于内力的分布影响相对较小,减小支座刚度会增加主梁弯矩值,但同时可以减小主梁的扭矩值。     

预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析

曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系,预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因之一。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应,得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势,为进一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据。     

曲线连续梁桥的病害与温度效应

由于曲率的影响,曲线梁桥易产生弯扭耦合作用,因此曲线梁桥的内力、变形计算远比直线梁桥复杂,实际工程中也出现了不少问题。应用有限元方法,以曲线连续箱梁桥为工程背景,对温度荷载作用下曲线连续梁桥的受力与变形特点进行了分析。计算结果表明,温度作用对曲线连续梁桥的内力有显著的影响,容易产生工程病害;原公路桥涵设计规范中对混凝土箱梁竖向温度梯度的规定不够合理;箱梁顶、底板的温差效应是造成曲线连续箱梁扭转的主要因素,而整体升温则是曲线连续箱梁桥直接发生径向偏移的主要原因。这一结论将对改进曲线连续梁桥的设计,具有较强的理论与实践意义。     

体外预应力对钢箱-混凝土组合连续梁桥受弯性能的影响分析

应用空间有限元方法,对3跨变截面预应力钢箱-混凝土组合连续梁桥进行了建造全过程分析。着重研究了施加体外预应力对钢箱-混凝土组合连续梁桥受弯性能的影响,采用单元生成技术实现钢箱-混凝土组合连续梁桥受力全过程模拟。分析结果表明,当钢箱-混凝土组合连续梁桥跨度较大,且截面尺寸受限时,采用常规的墩顶强迫位移、桥面板施加体内预应力等措施仍不能满足中支座负弯矩区域的承载力要求。对中支座负弯矩区域桥面板施加局部体外预应力,对于改善钢箱-混凝土组合连续梁桥的受弯性能有较大的作用,能提高钢箱-混凝土组合桥梁的承载力,进而提高了跨越能力,具有更好的综合经济效益。     

考虑抗扭性能影响的多梁式矮箱梁桥荷载横向分布计算

目前对于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算采用刚接梁法,或采用有限元软件建立模型计算,但以上2种方法都未将抗扭刚度的影响考虑在内。因此,以上采用的2种计算分析方法不能对结构的特性进行准确模拟计算,也不能十分准确地对桥梁技术状况以及承载能力进行评价。为此,基于传统刚接梁计算荷载横向分布方法,在建立柔度系数矩阵时加入考虑主梁和翼板的约束扭转作用,提出一种适用于多梁式矮箱梁桥的荷载横向分布计算方法。为验证该方法的正确性,以某20 m跨径预制PC箱梁桥为对象,采用考虑抗扭刚度、未考虑抗扭刚度的刚接梁法和有限元数值模拟方法（梁格模型和板单元模型）计算其荷载横向分布系数,并与场地试验（中载和偏载2种工况）实测结果进行验证对比。结果表明：所提出的横向分布计算方法比未考虑箱梁主梁和翼板扭转的刚接梁法计算精度更高,也更接近实桥受力特点;同时,梁格模型、板单元模型与所提出的横向分布计算方法所得计算结果整体趋势基本上一致,相比于有限元数值模拟计算结果,采用该横向分布计算方法所得应变和挠度横向分布与实测结果更为接近,且偏差都在20%以内;该方法可在现场场地试验和桥梁承载能力评定中替代复杂的有限元数值计算方法,为预制矮箱梁桥场地试验和桥梁技术状况及其承载能力的评定提供较为准确的理论参考依据。     

考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析

为计入曲率沿横向和纵向变化对曲线箱梁弯扭效应的影响,提出了考虑初曲率和变曲率影响的空间分析有限元方法。假设曲率沿径向线性变化,建立了曲梁内任意点的弯曲挠转角与曲线半径的反比关系;根据薄壁箱梁的弯曲扭转理论,并将曲率作为轴向坐标z的函数,得到了变曲率箱梁截面内任意点的应力和位移的关系。基于此,以形函数为单元内曲率变化的插值函数,构建了单元内部曲率变化的曲线箱梁等参有限元。按该方法编制了计算机程序,并用算例验证了该方法对变曲率曲线箱梁计算的有效性。     

曲线梁桥截面剪扭验算的设计方法

该文针对新旧规范对曲线梁桥箱形截面剪扭验算的不同规定,通过增加梁高、梁厚和提高混凝土标号等多种方法验证曲线梁桥的箱梁截面剪扭。在安全性、经济性等方面分析比较后得出结论,提高混凝土标号是最有效、最经济的满足曲线梁桥箱形截面剪扭的方法。     

基于水平双向作用耦合曲线梁桥地震响应分析

以深圳市某互通立交匝道桥工程为背景,针对曲线梁桥地震响应的复杂性,运用大型结构分析程序Midas/Civil建立空间有限元模型,采用动态时程法对其进行地震响应分析,研究水平地震动单向输入、双向输入时墩梁固结曲线梁桥的地震响应差异,提出墩梁固结曲线梁桥抗震设计要点.