大跨预应力混凝土箱梁桥施工期腹板开裂研究

为探求一座大跨预应力混凝土箱梁桥施工早期腹板开裂原因,在实桥上进行了水化热测试.基于施工现场同条件养护混凝土早龄期力学性能发展规律的实测结果,应用有限元方法按照实际施工过程建立时变模型,对箱梁混凝土水化热所致的温度场和应力场进行分析,并对预应力张拉进行了模拟.结果表明:水化热计算结果与实测值吻合良好,过高的水化热是引起该桥箱梁腹板早期开裂的主要原因之一,而预应力张拉时结构应力处于较低的水平.     

预应力混凝土箱梁桥腹板施工裂缝成因与对策

为了找出预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中,腹板有可能出现斜向裂缝的原因,运用光纤技术对预应力张拉过程进行监测,并利用有限元软件ANSYS对结构进行模拟分析。结果表明：有斜向预应力钢束区域大部分范围内的第一主应力均大于2.60MPa,得知裂缝是腹板内主拉应力超过混凝土抗拉强度所致,受腹板纵向预应力布置方式的影响。     

基于组合式模型的箱梁横向预应力张拉顺序分析

为了研究混凝土箱梁横向预应力合理的张拉顺序,利用体梁组合单元建立了南京长江第二大桥北汊桥悬臂施工的空间有限元模型,分析了采用不同张拉顺序施加横向预应力对箱梁顶板横向正应力分布的影响.分析结果表明:分段立即张拉会造成顶板中部下缘横向压应力沿纵向近似线性增加,从与前一梁段交界处的2.9 MPa增加到与后一梁段交界处的10.1 MPa;采用滞后张拉时,顶板中部下缘产生约6.7 MPa的均匀压应力,表明滞后张拉能更合理地发挥横向预应力的效应.据此提出了基于滞后张拉的施工方法,以克服横向压应力沿纵向分布不均的缺点,并进一步指出了滞后张拉在设计和施工中的注意事项,为改进现有大跨预应力混凝土箱梁的设计理论提供参考.     

时变效应下自锚式悬索桥车载响应演变规律

为研究长服役期内混凝土收缩徐变、环境温度变化对车载作用下自锚式悬索桥主梁应力状态演变的影响规律,建立了山东省湖南路大桥ANSYS精细化实体有限元模型,分析了30 a运营期内混凝土收缩徐变、5 ℃~20 ℃温升工况下超宽箱梁底板的应力变化规律。结果表明：随着桥梁运营年限增加,箱梁底板纵向压应力逐渐减小,30 a期时部分位置出现0.085 MPa的纵向拉应力;箱梁底板与最外侧腹板交接处出现2 MPa的横向拉应力,需优化横向预应力筋的布置方式。桥梁运营30 a时,在1.0~1.6倍对称等效设计活荷载下,箱梁底板与内侧腹板交接处的纵向拉应力达到1.06~2.70 MPa。桥梁运营30 a并且环境温度升高5 ℃时,在对称等效设计活载下,箱梁底板部分区域的纵向拉应力超过混凝土抗拉强度,20 °C温升使得底板最大纵向拉应力达到8.65 MPa。     

基于乌龙江大桥的预应力配筋方案优化研究

多跨度连续箱梁桥采用水平向直线预应力筋和竖向预应力筋相结合,取消下弯筋,施工方便;但竖向预应力筋较短,预应力损失较大,主拉应力实际上不能完全抵消,腹板斜截面容易出现裂缝,影响结构的正常使用.曲线预应力筋较长,后期预应力损失较小.乌龙江大桥采用了主要依靠曲线预应力抵抗主拉应力和竖向预应力作为安全储备的配筋方式,大桥实测和分析表明其有效预应力可靠性高,在设计中应加以推广.     

滨州黄河大桥主梁边箱模型试验

滨州黄河大桥主桥是三塔预应力混凝土斜拉桥,主梁为预应力混凝土箱梁.为加强主梁受力的整体性,抵抗静载和动载产生的横向弯矩,横梁结构内设置了横向预应力钢束.进行标准梁段足尺模型试验,观测试验模型横向预应力钢束张拉后,主梁边箱测点的应变,以及模型表面混凝土裂缝的情况.采用空间有限单元法,建立主梁节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析.研究表明,在张拉横向预应力钢束以后,主梁边箱斜腹板中部会出现高拉应力区以及混凝土裂缝.可以采取在边箱上翼板内增设纵向预应力束、增设边箱斜腹板内纵向非预应力钢筋等技术措施来改善边箱斜腹板的受力情况,避免混凝土裂缝出现.     

框架效应对预应力混凝土箱梁桥顶板横向预应力储备的影响分析

基于数值模拟研究了预应力混凝土箱梁桥三种不同横向预应力筋布置方式的预应力框架效应影响、横隔板设置、箱梁参数对顶板横向有效预应力的影响,并与现场测试结果进行了对比,表明了数值模拟方法的有效性,选取预应力混凝土箱梁桥高跨比、宽跨比、腹板与底板厚度之比等关键参数,进行实桥参数敏感性分析.表明预应力混凝土箱梁桥墩顶外由于横隔梁刚度大,在其5m左右范围内横向框架效应影响显著,应按非预应力混凝土设计预防顶板纵向裂缝产生,在跨中设计的横隔板附近应增加纵向抗裂钢筋;增加宽跨比、底板与腹板厚度之比、腹板与顶板宽度之比以及减少高跨比有利于保证预应力混凝土顶板横向有效预应力.     

预应力混凝土箱梁施工质量病害及防治措施

预应力混凝土箱梁常见质量病害包括各种类型的裂缝,箱梁拆模后在腹板与底板承托部位出现空洞、蜂窝、麻面,预应力钢束张拉时,钢束伸长值超出了充许偏差值以及预应力筋的断丝和滑丝等。本文就对这些质量病害产生的原因和防治措施进行探讨。     

基于ANSYS的等截面连续箱梁桥腹板裂缝分析

腹板裂缝是预应力混凝土连续箱梁桥的主要病害之一,但目前相关的研究较少,为此,文中依据某等截面预应力混凝土连续箱梁桥的病害检测结果,采用有限元软件ANSYS对比了不同厚度的梁桥腹板的主拉应力,分析裂缝产生的原因,并采用外贴钢板、环氧树脂封闭等加固措施对连续箱梁桥进行加固和跟踪检测.结果表明:腹板裂缝的出现与腹板厚度及腹板所配腹筋有关,这进一步验证了腹板厚度应大于60 cm的观点;加固后腹板裂缝的宽度和长度均未出现扩展和新增现象,表明该加固方法可有效控制腹板斜裂缝的扩展,该加固方案是可行和有效的.     

连续箱梁中的预应力直线、曲线配索方案探讨

连续箱梁采用纵向直线预应力筋时,施工方便,预应力损失小;但直线预应力对箱梁腹板斜截面上降低主拉应力的贡献很小。竖向预应力贡献比较大,但竖向预应力本身很不可靠,腹板截面容易出现斜裂缝,降低其抗剪能力和使用寿命。曲线预应力则可以弥补以上不足。     

体外预应力在大跨连续刚构抗剪设计中的应用

以重庆绕城高速公路新滩綦江大桥工程为依托，针对大跨预应力混凝土连续刚构提出一种新颖的体内外混合配束方式．通过对该工程薄壁箱梁结构的空间有限元计算分析，表明这种混合配束方式可以明显降低箱梁截面关键位置的剪应力和主拉应力，说明这种混合配束方式在结构抗裂性方面更为可靠，从而可以完全替代竖向预应力的作用．     

箱梁竖向预应力张拉力无损检测方法

由于竖向预应力张拉力损失过大,预应力混凝土连续箱梁桥的箱梁腹板斜裂缝现象较为普遍。为了能有效检测竖向预应力筋的实际张拉力值,将竖向预应力钢筋的外露段视为分析体,把钢筋视作刚体,锚固段用环形刚臂外加环形的弹性支承模拟。竖向预应力筋张拉力发生变化时,空间弹性支承的刚度和钢筋的自振频率也会发生相应变化,利用钢筋自振频率的变化反映有效张拉力值。结合模型试验数据,建立了精轧螺纹钢筋竖向张拉力T与空间弹性支承刚度K的非线性参数模型。采用延伸量测试校验了该方法的有效性。研究表明：该方法准确、快捷,便于工程应用,能有效提高箱梁腹板竖向预应力的施工质量。     

Design of steel box girder for Taizhou Yangtze River Highway Bridge

Taizhou Yangtze River Highway Bridge is the first three-pylon two-span suspension bridge in China. The main girder adopts flat steamline steel closed box girder which has well wind-resistant capability and is technically mature besides beautiful appearance. Straight web plates of the steel box girder in longitudinal direction are proposed in order to ensure the integrity of the steel box girder, and to keep the stress of the steel box girder continuous in the middle pylon, as well as to reduce the gradient of the middle pylon columns. The cross section of the box girder has one box with three cells. Solid-web diaphragm plate with good integrity and high torsional stiffness is adopted. The lifting lugs are utilized in the anchors of suspender cable. In this paper, selection of the cross section of the steel box girder, the general structure design, local structure design and main structure calculation results of Taizhou Yangtze River Bridge are introduced emphatically.     

箱梁大体积混凝土冬季施工水化热效应研究

针对连续箱梁0#、1#块大体积混凝土因浇筑时水化热温度应力导致的早期开裂现象,基于遵循能量守恒定律的热传导基本理论,利用有限元软件MidasFEA的水化热分析模块,分析了在墩顶3m厚横隔板内有冷却水管作用时,冬季大体积混凝土箱梁"二次浇筑"的早期水化热温度场和应力场.计算表明,水化热引起第一次浇筑混凝土横隔板的棱角处及接近上下层交界面附近的早期温度应力是不容忽视的.根据研究结论,提出了一些控制水化热温度效应的合理建议,可供同类工程参考.     

预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道对腹板截面

以两片安装竖向筋试验简支梁为基础,进行了预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道对腹板截面削弱的研究,试验表明在不灌浆情况下梁开裂荷载提前,箍筋应力、混凝土表面主拉应增加明显,同时对试验梁进行了有限元分析,试验结果与有限元分析一致。研究表明加强竖向预应力灌浆质量的检测与管理对防止预应力混凝土箱梁桥的开裂有重要意义,同时为分析这类桥的开裂原因提供了理论与试验依据。     

节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁受弯性能试验

为充分发挥超高性能混凝土（UHPC）和普通钢筋混凝土（RC）材料在箱梁桥应用中的力学性能,开展了节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁的静载试验,研究其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况。结果表明：组合箱梁经历了弹性变形、裂缝开展和结构破坏三个不同受力阶段;裂缝首先由梁跨中节段接缝张开逐步发展至顶板翼缘,梁底板和腹板均未见明显裂缝,开裂的受拉区应力主要由预应力筋承担,最大裂缝宽度随荷载增加分阶段线性增大,试验梁最终以RC顶板混凝土压溃破坏而失效;受力过程中,UHPC U型梁和RC顶板能够保持良好的协同工作;组合箱梁存在一定的剪力滞效应。     

新寨河特大桥施工监控技术研讨

新寨河特大桥为预应力混凝土连续刚构桥,箱梁施工悬臂长度大,为了确保主桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全的范围内,且成桥后的主梁线形符合设计要求,结构恒载内力状态接近设计期望,在主桥施工过程中应进行监控。监控主要针对桥梁位移、应力应变和温度三方面,监控效果较好。