钢管混凝土拱桥收缩徐变计算模式的探讨

对钢管混凝土拱桥收缩徐变特性进行了探讨,比较了几种常见的徐变计算模式,并结合工程实例对收缩徐变的影响进行了分析,得出了一些有意义的结论。     

徐变对钢管混凝土拱桥的影响分析

在使用继效流动理论对钢管混凝土轴心受压构件徐变进行分析计算的基础上,将其与有限元分析工具相结合,对钢管混凝土拱桥的徐变行为进行了分析。算例计算结果表明:钢管混凝土拱桥在使用老化阶段的徐变将会显著影响其结构本身的变形性能和内部受力状态,应该引起足够的重视。采用本文方法分析徐变对钢管混凝土拱桥的影响,所得结果比较合理。     

钢管混凝土拱桥的徐变效应计算分析

钢管混凝土拱桥徐变影响因素较多,目前研究相对滞后,文章根据设计规范中有关混凝土徐变系数的计算公式,把混凝土徐变度函数公式化,利用对应力和时间的积分概念,推导了结构分析中混凝土徐变计算方法。结合梅溪河大桥,按照划分的施工阶段进行了计算,分析了徐变对其各施工阶段内力、位移的影响。指出混凝土徐变对钢管混凝土拱桥的位移、内力重分布影响非常显著,应引起工程界及理论界的重视。     

循环温度对大跨混凝土拱桥长期变形行为的影响

为探讨自然环境条件下高速铁路大跨度劲性骨架混凝土拱桥在运营阶段拱顶截面位移和应力的时变特征,以沪昆客运专线北盘江大桥(主跨445m的钢筋混凝土拱桥)为背景,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,结合成桥后的位移测试结果,分析了循环温度与收缩徐变耦合效应对其长期变形行为的影响。结果表明:年循环温度引起的拱顶截面竖向位移远大于1年内的收缩徐变变形,不同成桥季节对拱圈变形有一定影响,该循环温度效应不容忽视;当考虑温度与收缩徐变耦合效应时,拱顶截面钢管应力可达到屈服强度,外包混凝土应力有较大波动;建议进行混凝土拱桥长期变形效应分析时,应考虑温度和收缩徐变耦合效应。     

徐变对钢管混凝土拱桥内力影响分析

提出用组合杆单元法分析钢管混凝土拱桥的方法.运用该方法可以很方便地分析上下弦钢管及缀板的内力,且结合按龄期调整的有效模量法,编制了有限元计算程序,采用逐步计算徐变的方法分析其对某钢管混凝土拱桥的影响.算例计算结果表明,上下弦钢管在恒载作用下的内力分布规律有较大的差别,徐变对钢管混凝土拱桥的内部受力状态和变形性能影响较大,对上下弦钢管的内力重分布的影响也不相同,对这种结构应重视徐变影响.     

大跨度钢管混凝土拱桥制造线形计算方法研究

通过计算制造线形为施工线形控制提供依据并指导施工;研究了零初始位移法和切线初始位移法的几何关系;提出了计算制造线形需要考虑水平位移;以总溪河大桥为工程背景,运用Midas/Civil软件建立空间有限元分析模型,得到了考虑混凝土收缩徐变、几何非线性、汽车荷载影响下主拱的累积位移,并在此基础上计算得到大跨度钢管混凝土拱桥的制造线形。计算结果表明:大跨度钢管混凝土拱桥制造线形的精确计算除了需要考虑竖向预拱度外还要考虑水平预拱度。     

钢管混凝土拱桥核心混凝土徐变效应可靠度分析

为明确钢管混凝土拱桥钢管内核心混凝土徐变对桥梁应力重分布的影响,采用"按龄期调整模量法",分别运用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2012)中公式计算所得混凝土徐变系数和轴向受压钢管混凝土徐变试验、拱肋徐变试验拟合所得混凝土徐变系数,建立可以考虑混凝土徐变过程的ANSYS模型,分析混凝土徐变对茅草街大桥建造期拱肋下挠的影响;运用拉丁超立方抽样方法,以跨中拱肋挠度和钢管应力为限值,以钢材和混凝土弹性模量、上弦和下弦钢管壁厚、腹管壁厚、徐变模型不确定性系数、核心混凝土弹性模量计算所得不确定性系数和茅草街大桥数值模型不确定性系数为参数,计算得到茅草街大桥服役期内的失效概率。结果表明:在建造期内,以基于拱肋徐变试验得到的混凝土徐变系数来计算跨中拱肋下挠值与实际实测值吻合最好,验证了模型的可靠性和精确性;在服役期内,以拱肋挠度和钢管应力为限值,当服役龄期增加到100年时,桥梁失效概率逐步增大,不同混凝土徐变系数的计算结果差异较大;以挠度为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.311,0.013 8和0;以应力为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.499,0.225和0.165 2。因此对于钢管混凝土拱桥的徐变可靠度分析来说,关键之处在于选择正确的混凝土徐变模型。     

钢管与核心混凝土之间的粘结单元及其应用

为了研究钢管混凝土拱桥钢管与核心混凝土之间的粘结性能,将双弹簧单元和四边形滑移单元用于模拟钢管与核心混凝土之间的粘结,对两种单元刚度矩阵中各非线性刚度系数的取值进行了讨论,应用两种粘结单元考虑材料非线性编制了有限元计算程序.以茅草街大桥为例用自编程序进行了分析计算,结果表明:在自重和车辆荷载作用下钢管与混凝土之间不会发生脱粘,钢管与核心混凝土之间基本没有相对滑移;在温度影响和收缩徐变作用下如果钢管与混凝土之间发生了脱粘,则在自重和车辆荷载作用下钢管与核心混凝土之间的相对滑移明显增大,整桥刚度降低,钢管最大应力增加,混凝土最大应力减小.     

钢管混凝土拱肋吊装的施工控制

施工控制的常规计算方法是前进分析和倒退分析法。钢管混凝土拱桥主拱采用斜拉扣挂体系施工安装过程中没有混凝土的收缩徐变。采用优化计算的方法可以提供倒退分析的扣索索力。简化了它们的迭代计算,使控制计算变得相对简单方便。     

收缩徐变对钢管混凝土拱桥影响的理论研究

采用混凝土老化理论及中值理论，并考虑了混凝土的弹必珀效及混凝土受四周约束作用的徐变特性，对任意形状截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究，推出了短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式，提出相应的分析方法及实施步骤。分析表明，徐变收缩对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布影响非常显著，应引起工程界及理论界的重视。     

脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥受力性能的影响

采用平面应变理论推导了轴向压力、温度荷载、收缩应变作用下钢管和核心混凝土界面拉应力的计算公式;提出了钢管混凝土拱桥完全脱黏的计算模型,分析了脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥内力、刚度和面内极限承载力的影响;提出了采用内法兰构造在有限点限制钢管与核心混凝土相对滑移的脱黏对策,并以茅草街大桥实测数据对内法兰构造的有效性进行了验证。结果表明:脱黏使桁架式钢管混凝土拱桥钢管内力增大,结构刚度降低,面内极限承载力下降;在有限点设置内法兰构造使得脱黏之后桁架式钢管混凝土拱桥的受力性能与黏结良好时比较接近。     

大跨径斜拉拱桥结构受力的敏感性分析

斜拉拱桥是一种多变量结构体系,各设计参数影响结构受力且参数的不同取值对结构的安全性影响存在较大差异。湘潭市湘江四大桥主桥(120 400 120)m斜拉钢管混凝土飞燕式拱桥的参数敏感性分析结果表明,主拱轴线偏差、钢管内混凝土的收缩徐变等对结构的影响较大。     

钢管混凝土拱桥3种规范承载力计算比较

以3座钢管混凝土拱桥实桥为算例,比较了国家标准GB 50923-2013《钢管混凝土拱桥技术规范》、行业标准JTG/T D65-06-2015《公路钢管混凝土拱桥设计规范》和重庆市地方标准CQJTG/T D66-2011《公路钢管混凝土拱桥设计规范》在拱肋截面强度验算和整体稳定验算等方面的异同点。结果表明:3种规范所计算的截面刚度相差较大,对超静定拱的内力有一定的影响;梁拱组合的拱桥中,采用等效降温法考虑管内混凝土徐变作用与有限元分析结果有较大差异,宜采用规范推荐的公式法。     

千岛湖大桥钢管混凝土拱桥拱肋混凝土徐变效应研究

结合千岛湖大桥施工及成桥的长期监测项目,通过实测数据分析,探讨了大跨径钢管混凝土拱结构的徐变效应问题。提出了实测弹性计算比的概念,根据该指标的分析,总结出四肢格构式钢管混凝土拱结构的长期受力状态和规律。这些结论和分析方法无论是对于钢管混凝土拱的徐变分析,还是大跨径钢管混凝土的拱桥设计,都提供了有益的参考。     

Optimization of Cable-hoisting Erection of Concrete-filled Steel Tubular Arch Bridge

为优化多肋钢管混凝土拱桥缆索吊装施工顺序,研究哑铃形钢管混凝土灌注顺序及混凝土龄期对结构受力影响,确保桥梁在施工过程中的安全及正常使用状态下的受力合理,以4片拱肋组成的哑铃形上承式钢管混凝土拱桥王坡沟南桥为工程背景,采用MIDAS/CⅣIL空间有限元分析软件,考虑混凝土的收缩、徐变、强度形成过程以及与钢管的相互作用,对其缆索吊装施工过程进行了结构分析,并对关键的施工工序进行了优化分析.结果表明:单次缆索吊装2片拱肋,可以大大提高劳动效率,缩短施工工期;同时,缆索释放于拱脚固结后灌注混凝土前,钢管内混凝土的灌注顺序采用下→中→上,混凝土灌注时前批混凝土应保证不少于7d的龄期,上述措施对成桥状态结构受力较有利.     

钢管混凝土轴心受压构件徐变的计算

对钢管混凝土轴心受压构件徐变理论计算值进行分析,并考虑影响钢管混凝土构件徐变的各种因素,推出了钢管混凝土轴心受压构件徐变计算的实用公式,并检验了公式的使用效果。     

混凝土收缩徐变在连续刚构桥施工中的影响分析

利用有限元分析方法,对三跨预应力混凝土连续刚构桥的悬臂施工过程进行了数值模拟,分别计算了在不同徐变计算模式下的施工预拱度,研究混凝土收缩徐变对施工预拱度的贡献和不同徐变计算模式对施工预拱度的影响;另外,分别计算考虑混凝土收缩徐变和不考虑混凝土收缩徐变两种情况下的桥梁结构内力,分析了混凝土收缩徐变在桥梁悬臂施工期间对结构内力的影响。研究结果表明:混凝土收缩徐变对连续刚构桥施工预拱度有较大影响,且不同徐变计算模式对施工预拱度影响不同;在桥梁合龙前,桥梁结构为静定结构,若忽略钢筋和预应力筋的约束影响,混凝土收缩徐变对结构内力没有影响。     

桁式组合拱桥的收缩徐变效应分析

为了研究收缩徐变对桁式组合拱桥受力的影响,结合西部交通科技项目《桁式组合拱桥病害成因与加固方法研究》的课题,依托实桥计算模型,分析了不同时间周期下收缩徐变对桁式组合拱桥主拱圈变形及应力的影响.分析表明,在收缩徐变的长期作用下,主拱圈拱顶会出现明显的下挠变形;收缩徐变对于实腹段区域主拱圈应力的影响是非常明显的,特别是拱顶附近截面下缘会出现较大的拉应力.分析结果与此类桥梁的典型病害形态是一致的,结构设计及加固处治时应根据实际情况对收缩徐变影响进行详细分析.     

钢管混凝土拱组合截面力学性能研究

对钢管混凝土拱实体建立三维有限元分析模型,采用大型通用有限元程序ALGOR93对钢管混凝土拱组合截面的力学性能进行计算分析。分析表明,混凝土的强度等级、收缩徐变及膨胀效应对钢管混凝土拱组合截面的力学性能有显著影响,应引起工程界及理论界的注意。     

钢管微膨胀混凝土轴压短柱长期变形研究

针对钢管混凝土拱桥中普遍采用的钢管微膨胀高性能混凝土,考虑轴压比、加载龄期等因素的影响,进行了圆钢管微膨胀混凝土轴心受压短柱的长期变形试验研究。采用逐步积分法,将5种不同混凝土收缩、徐变模型进行适当修正,应用于钢管微膨胀混凝土轴心受压短柱的长期变形分析,并将分析结果与试验结果进行对比。分析了含钢率、加载龄期、持荷时间、混凝土强度等因素对钢管微膨胀混凝土构件长期静力性能的影响。研究结果表明:修正后的EC2,MC90及AFREM模型在分析加载龄期不超过28d的钢管微膨胀混凝土构件在轴向荷载作用下的长期变形性能时具有较高的精度;核心混凝土时效作用对钢管微膨胀混凝土构件长期静力响应的影响显著。