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。     

某预应力混凝土箱梁桥水化热测试及分析

大跨预应力混凝土箱梁桥混凝土的水化热极可能是混凝土出现早期可见裂缝的重要因素之一。该文对某大跨预应力混凝土箱梁桥左右幅0#块在不同配合比条件下进行了水化热温度及应力测试,基于混凝土早龄期力学性能发展规律的实测结果,应用有限元软件对箱梁混凝土水化热中的箱梁温度场和应力场进行了时程分析。结果显示:水化热计算值与实测值吻合良好,过高的水化热是大体积混凝土早期开裂的主要原因之一。     

混凝土箱梁施工温度控制研究

温度应力已被认为是混凝土箱梁开裂的主要原因之一。为了掌握水化热温度沿箱梁截面的分布规律,文章结合预应力混凝土连续梁桥的箱梁施工实践,运用有限元软件建立了箱形梁的实体模型,模拟实际混凝土水化热温度场分布,分析了箱梁底板应力时程变化,并与实测资料进行了对比分析,对箱梁温度控制提出必要的措施,为混凝土箱梁桥的设计和施工提供了指导。     

混凝土箱梁桥的负温差及其效应分析

运用辐射换热、对流换热等相关理论,对箱梁表面的各种热流进行分析,并将各种热流转换成易于加载的对流换热形式,即采用综合对流换热系数和综合大气温度来反映箱梁表面各种热流,在此基础上应用有限元方法对箱梁温度场进行计算,获得了箱梁在降温作用下箱梁温度场的分布规律,与现有规范中的负温差模式进行对比,为箱梁负温度梯度模式的合理确定提供了可靠依据。最后采用空间有限元程序分析了混凝土箱梁桥在骤然降温作用下的效应,为同类型箱梁桥的设计提供参考。     

钢筋混凝土箱梁桥沥青摊铺温度梯度模式的研究

高等级公路桥已广泛采用沥青混凝土铺装,而沥青混凝土摊铺时的温度往往高达150℃左右,如此高的温度必然会在桥梁结构中引起不利的温度场.沥青摊铺对钢筋混凝土箱梁桥温度场的影响是多方面因素共同作用的结果,通过对诸如梁体初始温度、沥青下料温度及摊铺层厚度等影响因素的数值分析,提出了考虑各种影响因素的温度梯度分布模式,为钢筋混凝土箱梁桥在沥青摊铺作用下的温度场和温度效应的分析计算提供了一种简化的计算公式.     

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。     

极端气候下小箱梁截面平均温度简化计算方法研究

为准确预测混凝土小箱梁桥主梁顺桥向的温度胀缩变形,对极端气候条件下该类桥梁主梁截面平均温度计算方法进行研究.以某座混凝土小箱梁桥为背景,采用MIDAS软件建立小箱梁截面有限元模型模拟其温度场,计算极端气候条件下小箱梁截面平均温度极值.提出基于100年重现期的环境温度极值和日太阳总辐射最大值的平均温度简化计算方法(方法1...     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

预应力混凝土箱梁日照温度场试验及仿真分析

通过对某大跨预应力连续箱梁桥进行连续数日的温度场观测试验,验证了我国最新规范关于日照温度效应设计条款的可靠性;同时基于平面非稳态温度场理论,引入箱梁截面温度分布求解的解析模型,应用ANSYS有限元软件对实桥进行日照作用下温度场分布的时程仿真分析,而后将解析模型所得结果同现场试验结果进行比较,验证了预应力混凝土箱梁温度场引入数值仿真分析的可行性。     

梯度温度作用下装配式混凝土箱梁温度应力分析

装配式混凝土箱梁在温度作用下产生的结构次内力是造成其开裂的重要因素.为研究装配式混凝土箱梁在梯度温度作用下的温度应力分布,对4种不同国家设计规范梯度温度模式下装配式混凝土箱梁温度场进行分析.通过建立某五跨装配式混凝土箱梁实体单元模型,施加温度荷载,对不同温度场下连续装配式混凝土箱梁的应力与变形进行计算.结果表明,装配式...     

大跨径预应力混凝土箱梁桥温度效应

通过在中部地区某大跨径预应力桥梁箱梁桥典型截面埋设温度传感器及应变计,对箱梁截面温度场及温度效应连续观测,掌握公路大跨径预应力混凝土箱梁桥顶、底板温度分布规律,推出适合中部高温环境下的箱梁温度梯度模式,并将有限元计算值与现场实际温度效应测量数据进行对比分析,证明现场温度梯度推导公式的合理性,进而给出适合中部高温环境地区桥梁温度梯度的合理模式。     

混凝土箱梁温度场观测与分析

为了确定适合新疆伊犁地区特点的大跨度钢筋混凝土箱形梁桥的温度梯度模式,以新疆伊犁河大桥施工为工程背景,对大跨度钢筋混凝土箱形梁桥箱梁的温度场进行现场连续观测。采用有限元法,计算和分析基于建桥地区气候特征的钢筋混凝土箱形梁桥的温度梯度模式,并与现场实测温度数据进行比较,计算值和实测值吻合较好。最后利用数理统计的方法,拟合出桥梁施工控制时刻的升温模式和降温模式温度场,并与国内外设计规范中有关温度荷载的规定进行比较,其结果与英国BS5400规范温度梯度模式和我国公路桥涵新规范温度梯度模式较为一致,从而验证了推荐的温度梯度模式的合理性。本分析研究方法及推荐的温度梯度模式对类似桥梁工程的设计和施工具有指导意义。     

广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁的温度梯度研究

根据广东虎门辅航道连续刚构桥混凝土箱梁日照作用下的温度观测结果,研究箱梁沿断面高度方向的温度梯度分布规律。在参考国内外相关规范基础上,采用非线性回归方法提出该桥混凝土箱梁的温度梯度模式。利用空间有限元计算手段,针对箱梁的变形和应力对温度梯度模式的敏感性进行对比分析。研究结果表明,温度梯度模式对结构性能的影响很大。依据该桥温度观测数据提出的温度梯度计算模式可作为连续刚构桥混凝土箱梁日照温差作用下结构计算的重要参考。     

预应力混凝土低高箱梁桥承载能力分析

预应力混凝土低高箱梁桥在桥梁工程中被推广使用,但其承载能力研究相对滞后.本文讨论了预应力混凝土低高箱梁承载能力计算方法,将箱梁沿截面竖向划分条带,根据箱梁截面内外力平衡,引入混凝土和预应力钢筋的本构关系,可以对低高箱梁进行承载能力全过程的非线性分析.对30m预应力混凝土低高箱梁进行了全过程非线性分析,并将计算结果和试验数据进行了对比,二者基本吻合,说明计算方法正确,计算所得结果可对这种梁的承载能力有更深入了解,为以后该种梁的设计和应用提供可靠的理论依据.     

钢-混凝土组合脊骨梁中大悬臂挑梁荷载分布的空间有限元分析及简化计算研究

首先采用空间有限元方法,对长沙市洪山大桥的钢-混凝土组合脊骨主梁中大悬臂钢挑梁间的荷载分布规律进行了计算分析,并探讨了荷载作用位置对挑梁荷载分布的影响,得出钢挑梁荷载分布可以采用3片梁分析模型进行计算的结论;然后提出了考虑挑梁刚度沿其纵向变化和混凝土行车道板受钢箱梁约束程度影响的弹性支承连续梁平面简化算法来分析挑梁间的荷载分布,并将沿横桥向布置的多排车轮荷载用一个等效集中荷载代替。对比分析表明平面简化算法具有较高的精度,简单可行。     

基于统计分析的混凝土箱梁温差标准值研究

为了确定混凝土箱梁内部最不利正温差和反温差的大小,对处于施工阶段的某混凝土连续箱梁桥进行了为期1年的温度效应观测.在实际温度观测数据的基础上,采用统计分析中假设检验和参教分析的方法对混凝土箱梁温差标准值进行了分析,进而计算出混凝土箱梁正温差和反温差相应的标准值.结果表明,混凝土箱梁正温差和反温差服从不同的Weibull概率分布;混凝土箱梁正温差标准值为24.8℃,反温差标准值为-10.9℃.     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

变高度箱梁桥剪力滞效应的三结合分析法

应用初等梁弯曲理论公式与平面杆系有限元法以及有限条法程序相结合的方法,建立了分析变高度箱梁桥剪力滞效应的计算模型。从两个算例(连续梁桥和悬臂梁桥)的计算结果发现,应用本文模型算得的箱梁翼缘正应力沿横桥向的分布,与应用空间有限元法和有限条法算得的分布,吻合甚好。因此,本文方法具有实用价值,可供设计者选用。     

箱梁腹板倾角对主梁刚度和受力影响计算分析

针对铁路矮塔斜拉桥中采用的单箱双室箱梁,改变其腹板倾角,利用大型有限元分析程序MIDAS建立了三个空间梁单元计算模型;计算比较不同腹板倾角箱梁的活载挠度和应力以及体系温度作用下的应力,归纳出不同腹板倾角的箱梁在活载和体系温度作用下的主梁刚度和受力的影响。通过对以上两种荷载下计算结果的分析,得出108.48°倾角箱梁在刚度和受力方面相对较优,建议采用。     

梯形多室箱梁横向内力计算方法研究

箱梁横向内力的计算目前还缺乏精确有效的简化方法。在此利用虚拟框架法,获得箱梁截面的位移变形及横向内力,通过反算得到箱梁对虚拟框架的弹性支承刚度,建立梯形多室箱梁的弹性支承框架分析模型。计算示例的分析结果表明:该模型具有较高的精度,误差能够控制在10%以内,荷载作用下的弯矩值计算精度更高,可为箱梁横向内力分析方法的研究提供了新的思路。