基于实测的混凝土箱梁腹板横向温度效应研究北大核心

为研究混凝土箱梁腹板横向温度梯度的特征以及横向温度梯度对桥梁结构应力的影响,以某大桥连续刚构辅桥为背景,对混凝土箱梁腹板横向温度效应进行研究。该桥为主跨268m的连续刚构桥,南北走向,分幅布置,墩顶处混凝土箱梁腹板厚度达到1m。基于该桥1年的实测温度,首先使用最小二乘法拟合实测温度,得到箱梁腹板横向正、负温度梯度;然后通过有限元方法计算分析实测温度梯度中考虑与不考虑腹板横向温度梯度时的温度效应。研究结果表明:腹板横向正温度梯度可只考虑单侧腹板,腹板横向负温度梯度则考虑腹板两侧对称布置;考虑腹板横向正温度梯度时,底板上缘拉应力增值较大;考虑腹板横向负温度梯度时,腹板外侧纵向应力由压应力变为拉应力,应力明显增大,混凝土箱梁腹板的横向温度效应在桥梁设计中不可忽略。     

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。     

波形钢腹板箱梁桥竖向温度梯度效应研究

波形钢腹板梁桥因其结构组合的特殊性,在不同温度场作用下结构受力状态复杂。为明确现行不同标准对波形钢腹板组合梁桥竖向温度梯度效应的计算差别,文中基于某波形钢腹板组合箱梁桥建立精细化三维有限元计算模型,对比分析中、美规范中竖向温度梯度分布模式下的温度效应。结果表明,不同规范关于温度梯度的分布模式和取值存在明显差异,波形钢腹板连续梁桥在温差作用下温度效应显著,不容忽视,可根据桥梁所处环境对现行规范进行优化;在正、负温度梯度作用下,波形钢腹板均受到最大拉、压应力;正温度梯度作用下,按照美国AASHTO规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力;负温度梯度作用下,按照中国JTG D60-2015规范中分布模式可获得砼最大拉、压应力。     

低纬度地区混凝土箱梁温度梯度研究

混凝土箱梁结构的温度梯度与自然环境条件密不可分,但我国公路桥梁设计规范尚未能详细考虑不同环境条件下的温度梯度。为此,对低纬度的广东地区某连续刚构箱梁截面布置温度测点并进行了长期的监测,提取混凝土箱梁沿竖向的每日最大温差数据,分析得到了沿截面高度变化的指数和折线函数相结合的正、负温差函数。依据极值理论得到50年重现期的温度梯度标准值,并与规范规定的温度梯度函数进行了对比研究。结果表明:实测竖向温度梯度可用折线和指数函数相结合的分段函数描述;气温骤降是引起箱梁负温度梯度的主要原因,实测温差数据推得的负温度梯度值大于规范规定的负温度梯度值。     

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。     

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.     

预应力砼箱梁温度效应研究

针对温度荷载作用引起预应力砼箱梁桥产生的裂缝问题,结合某箱梁桥,建立有限元三维模型进行数值模拟,对比分析在中、英、美规范中温度梯度荷载分布模式下预应力砼连续箱梁的温度效应。结果表明,预应力砼连续箱梁在温差作用下温度效应显著,中国规范中的竖向温度梯度分布模式与美国AASHTO规范和英国BS5400规范有一定差异,在考虑温度效应时选取合适的温度梯度分布模式至关重要;各国规范在竖向正温差作用下的温度应力均超过砼抗拉强度设计值,砼结构可能开裂,实际工程中应对桥梁截面温度进行监测以准确把握结构受力情况;进行宽桥设计时不容忽视横向温度梯度的影响。     

预应力混凝土箱梁温度梯度荷载下的应力研究

基于实桥测试研究混凝土箱梁温度场分布规律并计算实测温度梯度,考虑最不利太阳辐射和大气温度等气象因素作用,采用有限元法建立混凝土箱梁温度场模型及理论竖向正温度梯度,计算不同竖向正温度梯度下的温度效应,并同现行规范进行比较。研究表明,规范温度梯度得到的上缘应力为实测和理论温度梯度的1.2倍左右。规范对于箱梁下缘应力和挠曲变形的考虑相对保守,在缺乏实测数据时,可采用理论正温度梯度进行温度应力计算。     

大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥抗裂影响因素分析

针对大悬臂宽箱梁悬臂板根部容易开裂的问题,以某大悬臂预应力混凝土宽箱梁桥为工程背景,采用ansys软件建立精细的空间块体模型,设置9个荷载工况,分析预应力、恒载、偏载、对称活载、正温度梯度、负温度梯度、整体升温、整体降温、收缩变形对结构应力的影响,根据拉应力的分布,总结出各工况抗裂特点,得出对悬臂板根部横向拉应力影响大的主要因素为活载、负温度梯度、收缩变形。     

箱梁桥沥青摊铺温度实测及其顶板横向效应分析

高温沥青摊铺作为沥青混凝土桥面施工的一个环节,会对混凝土箱梁顶板的横向受力产生不利影响。该文首先提出沥青摊铺时的温度梯度分布模式,然后结合某桥沥青摊铺时的温度实测数据,得到顶板表面在接触传导后的当量温度值,并利用实体有限元进行了混凝土箱梁顶板的横向应力分析。结果表明:沥青摊铺会在箱梁顶板产生较大的横向拉应力,增设调平层能有效减少混凝土箱梁顶板在沥青摊铺时的温度效应,有利于防止箱梁顶板的纵向开裂。     

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。     

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。     

混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害,利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响,研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态,其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因,将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂,设计时需采取相应加固措施,并建议了箱梁桥面板横向加固方法;拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形,极有可能挤压侧向抗震挡块,造成结构损害,因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长;应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害,设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。     

大跨预应力混凝土连续箱梁桥日照温差效应

对某特大型预应力混凝土连续箱梁桥进行了连续4 d的温差效应观测,在实测数据的基础上论述了箱梁桥的温度场及其变化规律,继而提出了一种适合于中国中部地区的同时考虑箱梁竖向和横向温差的温度梯度模式,将该模式与实测资料进行了比较并分析了温差效应。结果表明:由该模式计算出的最大横向温差时刻与实测结果十分吻合,对箱梁桥日照温差效应的测试有参考价值。     

混凝土箱梁桥断面竖向温度梯度的测试与分析

随着热量的流动,裂缝会出现和扩展,从而抑制热量流动,并引起结构的应力重分布。此外,对桥梁的温度分布及由此引起的变形规律的正确认识,有助于在施工中修正桥梁的定位偏差。该文介绍测试技术和热电偶在横向坡度4%的混凝土箱梁桥沿桥墩附近及四分之一跨截面的布置情况。当天气晴朗或多云时,修建期间桥面混凝土温度分布曲线不再是直线,而是呈抛物线,最大值出现在高度较高的腹板顶面。此外,该文通过对大量试验数据的分析,总结出桥梁断面温度梯度分布与气候条件的关系,这些气候资料来自现场实测和当地气象局。最后,根据气候条件提出在广州地区横坡为4%的混凝土箱梁桥的温度梯度模式。     

混凝土箱梁设计参数对温度效应的影响

在对水府庙混凝土箱梁桥温度场的实测和分析基础上,进行设计参数的研究,包括箱梁翼缘悬臂长度、腹板高度和桥梁轴线方位角对温度场和温度应力的影响,得到最大横向温差与（腹板高度/翼缘悬臂长度）的曲线图.     

大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力分布研究

为研究主要荷载对大跨度混凝土曲线箱梁横截面正应力的影响程度,以(58+100+58)m三跨变截面预应力混凝土连续刚构箱梁弯桥——坞家湾大桥为工程背景,利用MIDAS/FEA3.6建立全桥精细化实体模型,分析该桥在自重、预应力、车辆荷载、混凝土收缩徐变和温度作用下,曲线箱梁横截面顶底板法向正应力的横向分布规律。结果表明,对称布置的预应力束对曲线箱梁桥内、外两侧正应力大小影响不等;桥梁宽度较小时,受车辆偏载情况影响不明显;正应力大小在混凝土收缩徐变作用下受挂篮施工周期影响明显;温度对三跨连续刚构桥中跨影响不明显,对边跨底板影响较大。     

单箱八室波纹钢腹板PC箱梁桥预应力施加效率研究

为研究单箱多室波纹钢腹板PC箱梁桥施工过程中预应力施加情况,以郑州市某市政高架桥(38m+56m+38m)为背景,实测了体内、体外预应力钢束张拉阶段箱梁底板应力,并与有限元计算结果进行了对比,验证了实测结果的有效性,根据实测结果对预应力的施加效率进行了计算分析。研究结果表明:对比同一截面两阶段底板正应力值,体内预应力钢束张拉阶段均比体外预应力钢束张拉阶段高;相对于普通混凝土箱梁或组合箱梁,波纹钢腹板组合梁桥的预应力施加效率有大幅提高。     

在役大悬臂箱梁桥顶板加劲腋纵向开裂成因分析

以某大跨度连续箱梁桥梁体顶板加劲腋纵向开裂为背景,建立考虑悬臂施工和成桥运营阶段的大桥三维实体有限元模型,分析了横向预应力张拉、挂篮前移、施工不平衡堆载、重车偏载、梯度温度等不同荷载工况对箱室顶板加腋处横向应力分布的影响。结果表明,施工/运营阶段最大组合应力接近混凝土抗拉强度标准值,对大悬臂箱梁,横向预应力张拉是引起梁体纵向裂缝的主要原因。     

应用Midas进行连续箱梁桥腹板斜裂缝的分析研究

腹板斜裂缝是预应力混凝土连续箱梁桥的突出病害.依据某预应力混凝土连续箱梁桥腹板斜裂缝病害检测结果,采用有限元软件Midas,通过桥梁加固前、后主拉应力的对比,分析裂缝产生的原因及加固效果.结果表明:采用体外预应力加固、墩顶箱梁增设横梁、环氧树脂封闭加固等加固措施对连续箱梁桥进行加固,加固后各截面主拉应力有明显的减小,能...