无碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁温度控制措施总结

随着高速铁路运行速度的大幅提高,对高速铁路预制箱梁的各项指标也提出了更严格的要求,尤其是东北地区箱梁养生对温度的控制更是重中之重。对铁路混凝土箱形梁的水泥水化、日照温度场及温度效应进行研究。结果表明,箱梁水化热温度峰值可达70℃以上,梁体浇筑后最大温升可达44℃,箱梁局部板件(如腹板)混凝土芯部与表面的温差可达10℃以上,箱梁内部混凝土温度与箱梁周围养护区内的环境温度差可达35℃?;箱梁沿板厚方向受日照影响存在一定的温度梯度,对于无碴轨道箱粱,顶板的温度梯度超过l0℃?;箱梁沿梁高方向存在较大的温度梯度,无碴桥梁梁顶和梁底温差可达20℃;当外界温度变化时,混凝土内部温度变化存在滞后现象。     

预应力混凝土箱型梁温度效应下耦合应力分析

应用ABAQUS有限元软件,根据实际工程建立预应力混凝土箱型梁三维有限元模型,对混凝土箱梁进行顺序耦合热应力分析。根据计算结果发现:在箱梁早期凝结过程中,底板、腹板和顶板的温度变化规律相同;同一截面不同测点到达峰值温度的时间大体一致,但温度峰值不同,在57.6~68.2℃范围内;腹板处的温差值明显高于底板和顶板;最大温差值与峰值温度几乎出现在同一时刻;底板、腹板、顶板处的温度应力变化规律相同,应力较大位置位于腹板分别与底板、顶板的交汇处,最大温度应力0.425 MPa,没有超过规定的抗拉强度,符合工程实际情况。     

青弋江某特大桥箱梁零号块水化热温度场分析

通过有限元软件对青弋江某特大桥单箱三室预应力混凝土零号块箱梁进行水化热研究,根据现场记录的各测点的温度值与数值模拟结果对比分析,研究了预应力混凝土零号块箱梁在分层浇筑过程中温度变化和应力变化规律。结果表明:板越厚,温度越高,温度下降越缓慢;应力发生最大的部位位于横隔板与腹板的交界表面处、人洞表面处,对于分层浇筑,新旧混凝土处的横隔板与腹板的交界处是混凝土比较容易开裂的部位,横隔板与腹板交界表面处先受拉再受压,底板应力先受压后受拉。因此可以通过加强养护、布置温度钢筋等措施来改善混凝土内部的受力性能,为类似的工程提供参考。     

悬臂施工过程中箱梁水化热温度场研究

结合混凝土连续箱梁桥工程实例,对悬臂施工中箱梁混凝土水化热温度场基于热量传导理论用Midas/FEA建立有限元模型进行了数值计算,并与箱梁水化热温度现场实测数据进行对比.结果表明,箱梁底板、腹板温度随水化热发展,都经历了较快温升阶段,到达极值,然后进入缓慢温降阶段,具有水化热温度变化的一般性规律;混凝土浇筑后构件最大内外温差与其厚度和表面边界条件有关,构件厚度越大,表面散热越好,能达到的最大内外温差也越大;在目前混凝土水化热不能有效消除、水化热温变应力还不能单独监测情况下,施工中可采取措施增加箱梁与外界环境对流,降低结构散热速度,从而预防温度裂缝产生.     

高寒高海拔地区箱梁0+1号块混凝土冬季水化热实测分析

青藏高原地区冬季高寒的气温可能会加剧箱梁0+1号块混凝土水化热内外温差。为了研究该地区冬季施工混凝土水化热的空间分布特点和时间发展规律,以青海省某大跨连续刚构桥为工程背景,现场实测了箱梁0+1号块混凝土浇筑后7d内的水化热温度场发展规律,然后在测试水泥生热率曲线的基础上,进行了水化热有限元仿真计算。温度场计算值与实测值吻合较好;在浇筑20h左右达到峰值,在160h左右衰减至接近外界气温;腹板和横隔板的中下部温度较高,需作为养护的重点关注部位;最后给出了养护建议。     

九架棚大桥0号块浇筑水化热温度场分析

采用大型有限元程序ANSYS建立了九架棚大桥0号块箱梁混凝土温度场分析模型,进行了0号块箱梁混凝土的浇筑温度场分析,分析结果指出：0号块浇筑引起的最大水化热温度值发生在浇筑后第2天,温度和最大值位置位于0号段中横隔板中心和顶、底板相交位置处。     

箱梁零号块水化热分析

箱梁零号块由于混凝土体积较大,施工过程中,水泥水化反应放热,导致混凝土在硬化期间承受了较大的温度应力,采用瞬态热应力有限元分析方法,对箱梁零号块进行了温度场和应力场分析。分析了箱梁零号块在浇筑后不同时间段的温度场和应力场。总结了箱梁零号块水化热反应期间梁体受力不利部位。同时为了降低混凝土水化热,对不同水泥含量的混凝土进行了水化热分析,分析结果表明：低放热水泥能有效降低箱梁零号块的温度应力,大大降低混凝土开裂风险。     

桥墩大体积混凝土水化热试验研究及数值模拟

以广州某大桥节段模型试验为背景,在其桥墩浇筑过程中实测了内部水化热温度场的变化规律,并采用Midas软件对该桥墩混凝土浇筑过程中的水化热温度场进行了有限元仿真,通过仿真结果与实测结果的对比验证了有限元模型的正确性。通过有限元模拟研究了早强混凝土和普通混凝土的水化热温度场差异性以及普通混凝土相比于早强混凝土到达温度峰值时间滞后性的一般规律;并研究了设置冷管循环对大体积混凝土温度场的影响,结果表明,在早强混凝土中设置冷管循环能有效降低大体积混凝土的水化热温度。     

异型箱梁截面水化热温度效应研究

以湘潭市某斜拉拱桥的健康检测项目为背景,建立边跨混凝土箱梁X1号梁段的有限元实体模型计算由水化热引起的温度应力,计算结果显示,腹板与横隔板交界处、翼缘板外侧、底板下缘处的温度应力超过了混凝土的极限抗拉强度,这些区域与施工监控过程中观测到的翼缘板外侧、腹板与横隔板交界处的早期裂缝有较好的吻合性,可以初步判断该裂缝的成因与水化热温度效应有一定的关系。     

少筋超长混凝土底板无缝施工现场温度监测与分析

为考察少筋超长混凝土底板无缝浇筑施工后的水化放热过程,得到其真实的温度场变化情况,验证和指导少筋超长混凝土底板的无缝施工设计;对哈尔滨日遗化武废弃物保管库少筋超长混凝土底板浇筑及养护期的温度变化情况进行了现场监测。监测结果表明,该混凝土底板的水化放热在1d左右迅速达到峰值,与大体积混凝土3d左右才完成放热升温过程有所不同;降温阶段降温速度约为1.5℃/d,降温速度控制较好,养护结束后板未产生温度裂缝,验证了无缝施工设计的合理性和正确性;监测得到的温度场变化全曲线可用于指导少筋超长混凝土底板的无缝施工和裂缝控制;在试验研究的基础上采用ANASYS有限元软件,对施工过程混凝土板的水化热温度场进行数值模拟分析,分析结果与试验结果整体吻合较好。     

Experimental investigation on inelastic behavior of composite box girder under negative moment

The mechanical behavior of negative bending moment zone in composite girder is very complex. The nonlinear characteristics due to the cracking of concrete slab need careful studies. In this experimental research, two specimens of steel-concrete composite box girder with inclined webs under hogging moment were cautiously conducted and tested. The relative slips between the steel and concrete, load-displacement relationship, the strain distribution of the steel girder, the reinforcements and the concrete slab, and the cracking behavior of the concrete slab were measured during the tests. The relatively small slips on the surfaces between the concrete slab and the top flange of the steel girder showed the full shear connection composite behavior of the girders. The initial cracking load was compared with the calculation results from linear analysis and nonlinear analysis based maximum strain. The strain of the steel web measured at different positions along the vertical direction showed the establishment of plane section assumption and the variation of neutral axis in the loading process. Moreover, shear lag effect was found in the strain distribution of the bottom flanges. The strain of concrete slab and the crack spacing showed the effect of the longitudinal reinforcement ratio on the cracking behavior of the concrete. The maximum crack width was observed in the loading process and compared with the calculation results according the design codes. The influence of reinforcement ratio on the strain of reinforcement and on the load capacity in serviceability limit state was studied in the context and it was found that the reinforcement ratio play an important role on the crack control of composite girder under hogging moment.     

相变混凝土箱梁温度-应力场耦合分析

为控制混凝土箱梁日照温度梯度所产生的主拉应力,采用稻壳灰封装石蜡作为相变材料制备具有“结构+功能”一体化功效的相变混凝土,通过试验探究了稻壳灰 石蜡相变混凝土的热稳定性及其热工、力学参数,并以实际工程为背景讨论了相变混凝土铺设厚度和位置对单箱多室箱梁的梯度温度效应影响。结果表明:稻壳灰 石蜡相变混凝土具有良好的相变稳定性,多次相变循环后石蜡不会出现大量渗漏现象,但相变混凝土强度会有所下降;将铺装层下一定厚度普通混凝土替换为相变混凝土后,箱梁顶板内温度有明显降低,且梯度温度拉应力有10%的下降;铺装层厚度相等条件下,箱梁顶板最大温度应力随着相变混凝土厚度的增加先减小后增加,边腹板和中腹板内温度应力则随着相变材料厚度的增加呈现单调递减的趋势;随着沥青铺装层厚度的增加,相变混凝土层对温度应力的改善效果逐渐下降;腹板和承托对应的顶板区域是影响箱梁梯度温度应力场的敏感部位,而悬臂板和内箱上部所对应的顶板区域内相变混凝土则基本不影响箱梁最大温度应力;箱梁内室数量虽然不能改变边腹板内温度竖向分布规律,但箱梁最大温度应力会随箱梁内室的增多而增大,在箱梁顶板活载强度能满足要求的前提下应尽量减少中腹板的数量,以减小温度自应力。     

火灾条件下混凝土箱梁梁端预应力衰变规律

针对火灾下混凝土梁桥截面损伤所导致的梁端预应力损失问题,研究了火灾高温传导模式和热传导混合边界条件,设定了预应力混凝土箱梁的火灾场景,给出了混凝土高温强度与刚度的衰减模型和烧损层计算方法;采用热力耦合计算方法和子模型分析方法计算了不同火灾场景中混凝土箱梁梁端区域钢束预应力时程变化曲线;通过工程实例分析了混凝土箱梁梁端截面不同钢束预应力的时变状态,揭示了火灾条件下混凝土箱梁梁端预应力衰变规律;通过曲线的最优与最差拟合及比较分析,提出了混凝土箱梁梁端预应力衰变计算公式。结果表明:处于箱梁梁端腹板上部的钢束预应力变化趋势受梁底部火灾面积的影响,梁底部受火面积较小时,随延火时间的增加逐渐增大,增加趋势平缓,梁底部受火面积增大时,随延火时间的增加平缓衰减;处于箱梁梁端腹板中部的钢束预应力随延火时间的增加始终呈减小趋势,处于腹板下部的钢束预应力随延火时间的增加下降幅度较大,延火至120 min时梁端钢束预应力的衰减终值介于常温下初值的94％~96％;提出的混凝土箱梁梁端预应力衰变计算公式简洁,可为类似预应力混凝土箱梁端部结构的抗火设计提供基础数据。     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明:均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7%,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9%~28.1%,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0%。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

大体积混凝土水化热温度场的数值计算

以考虑温度影响的混凝土水化放热为基础,通过试验获得混凝土的绝热温升数据,在此基础上建立三维有限元模型,对大体积混凝土足尺模型浇筑后60d内的温度场进行了计算,并与实测数据进行比较。结果表明,混凝土内部最大温升约为40℃,5~7d达到峰值;任意两点间的温度差不超过25℃;在竖直方向上,上下表面温度梯度最大,且出现在混凝土自身放热完毕并开始向环境中散热的初期。     

单室箱梁电热器养护温度场及温度应力分析

考虑工期及场地原因,为提高重型箱梁的现场预制效率,采用箱梁孔内布置电热器对梁体加热,外部覆盖保温层的养护方法;基于热量传导理论使用有限元软件Abaqus,模拟现场工况,建立有限元分析模型对箱梁温度场和应力场进行数值分析,并与实测数据进行对比。表明箱梁水化热反应剧烈,经历了较短的升温阶段达到峰值后缓慢降温,所采用的数值分析方法可以真实反应该养护下的箱梁混凝土水化热温度场;温度应力发展达到峰值后减小,其温度应力峰值未超过混凝土抗拉强度。混凝土试块试验结果表明箱梁的抗压强度和弹性模量达到施加预应力的要求。该养护方法确保了现场预制箱梁的安全、高效。     

变截面悬臂箱梁剪力滞效应的比拟杆分析方法

针对传统比拟杆法仅能分析等截面箱梁剪力滞效应的不足,重新推导变截面箱梁加劲杆等效面积及剪力滞效应微分方程,以有机玻璃悬臂梁模型的试验结果检验该文算法的正确性,讨论箱梁梁高、腹板厚度变化对悬臂箱梁剪力滞系数和正剪力滞区段长度的影响,通过分析箱梁顶板和腹板内剪力流沿跨长的分布规律揭示变截面箱梁剪力滞效应弱化的原因。研究发现：悬臂箱梁梁高和腹板厚度的变化会减弱其剪力滞效应,且剪滞效应弱化的原因在于变截面箱梁腹板内剪应力水平的降低;箱梁顶板内水平剪力流沿跨长先增大后减小的变化导致了悬臂箱梁正、负剪力滞现象,同等跨径下变高度悬臂箱梁的正剪力滞区段长度会显著增加,但其剪滞系数将明显减小;工程设计中可以通过调整箱梁梁高和腹板厚度沿顺桥向的变化趋势,尽量让箱梁腹板剪力流水平沿桥跨方向保持不变,避免腹板剪力流水平变化过快以最大程度地减弱箱梁剪力滞效应。     

幼龄期负温对预应力箱梁保护层混凝土性能的影响

对幼龄期遭受负温的预应力箱梁段进行现场试验,包括外观、120d龄期碳化深度及回弹值.结果表明,幼龄期受冻的箱梁腹板有氢氧化钙渗出,顶面局部有凸起且伴有辐射状冰晶,混凝土碳化深度超过10mm,回弹值低于50,局部甚至低于35,回弹值方差甚至超过30.与其他部位的混凝土相比,腹板底部的回弹值最低且离散性最大,同一横断面的阴面和阳面,混凝土品质相差较大,这将加剧预应力箱梁的不匀质性,使其受力更加复杂和不确定.为了保证冬期施工的混凝土质量,务必采取措施来避免其幼龄期受冻.