基于长期健康监测数据的混凝土单箱三室箱梁遮阴效应

单箱三室箱梁温度效应复杂,在王家河特大桥箱梁混凝土内埋置了89个温度传感器、并布置了光电辐射传感器与风速传感器,采集频率均为1次/20min。利用无线采集模块进行数据采集,得到单箱三室箱梁太阳辐射温度场分布规律。研究结果表明：太阳辐射测试结果存在季节性,夏季太阳辐射强烈,风速测试结果无明显季节性;受太阳辐射作用影响,向阳侧边腹板竖向温度梯度大于背阳侧竖向温度梯度,夏季竖向温度梯度大于冬季温度梯度;受对流作用影响,中腹板除顶底部测点外变化极小可被忽略;受太阳高度角影响,冬季向阳侧照射时间比夏季长。冬季箱梁最大横向温度梯度为12.0℃,大于夏季的4.7℃;箱梁横向温度梯度成U型分布,背阳侧横向温度梯度的98%超越概率值为6.472℃,首次提出基于向阳侧和背阳侧温度梯度的中国铁路规范的修正公式;建立考虑遮阴长度的温度场模型,揭示了向阳侧腹板横向温度梯度冬季大于夏季的原因。     

波形钢板内衬混凝土部位抗剪强度

为了研究波形钢腹板内衬混凝土部位的抗剪性能,基于室内模型试验,开展了内衬混凝土的直钢板和波形钢板抗剪试验,同时采用不设内衬混凝土的直钢板和波形钢板模型进行对比试验研究.提出了波形钢板内衬混凝土部位的拉-压杆抗剪强度计算模型,给出了压杆宽度影响系数值为0.188.试验结果表明,内衬混凝土受压杆与波形钢腹板受拉杆形成X桁架,共同提供抗剪承载能力.设置内衬混凝土的波形钢板抗剪强度比对应的直钢板大.在波形钢腹板箱梁正常使用阶段的应力验算时,可直接采用波形钢腹板和内衬混凝土的刚度比值进行验算.     

大尺寸混凝土箱梁日照温度场的实测与仿真分析

基于对苏通大桥辅助航道桥运营期温度数据的分析以及对不同尺寸箱梁的温度场的仿真计算,研究大尺寸箱梁温度场的分布特点及其影响,提出腹板温度梯度和底板温度梯度的修正方法.研究结果表明:大尺寸混凝土箱梁竖向温度分布特点为腹板温度整体高于梗腋部位温度,而梗腋部位的温度又整体高于底板温度;计算大尺寸混凝土箱梁的温度效应时,由腹板温度和底板温度引起的竖向挠度曲率误差最高可达33.3％.腹板沿壁厚方向最大温度梯度可达9℃,当上部结构上下行分幅布置时,外侧腹板和内侧腹板有不可忽略的横向温差.     

波形钢腹板PC组合箱梁几个特殊问题研究进展

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁是一种较为新颖的桥梁上部结构形式,随着人们对这一结构认识的不断深入,一些相对复杂的、特殊的力学性能的研究逐渐受到关注,如疲劳性能、横向内力计算方法、温度效应、混凝土徐变、内衬混凝土的受力性能等.为阐明这些特殊的力学性能问题的研究进展情况,通过文献调研与实桥调查,着重介绍了这些特殊问题在中国的最新研究成果.研究表明,这种钢-混凝土组合箱梁的疲劳性能研究目前尚不成熟,已取得的成果大多来源于波形钢腹板钢梁的疲劳试验,各种横向内力方法的工程设计适用性和有效性还需进一步验证,基于实桥测试温度来描述温度场的研究相对较少,而温度效应往往是影响该类桥运营期受力状态的主要因素.另外,混凝土徐变影响着这种箱梁桥的内力重分布,现有研究大都集中在如何精确计算其徐变效应问题上.还有,内衬混凝土的剪力分担比例问题目前还未有定论,设计上通常采用加强其构造来保证结构安全.加强上述这些问题的研究是完善波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥设计理论的重要前提与保证.     

波形钢腹板组合连续箱梁有效翼缘宽度计算初探

针对目前规范中缺少有关波形钢腹板组合连续梁桥有效翼缘宽度的相关规定,提出一种翼缘有效宽度计算方法,以某大跨度波形钢腹板预应力混凝土组合连续箱梁桥为背景,对其有效翼缘宽度计算进行初步研究,研究结果表明:在自重和集中荷载作用下,跨中混凝上内衬边缘的剪力滞效应显著,翼缘板的有效翼缘宽度系数分别达到0.87和0.7左右,其它部位剪力滞效应不明显;而预应力荷载作用下,波形钢腹板组合连续箱梁的各截面处的剪力滞效应均不明显,可以忽略不计,最后通过有限元计算结果与国内外规范对比发现,波形钢腹板箱梁跨中部分有效翼缘宽度与混凝土箱梁基本一致,设计计算时可参照普通混凝土箱梁;内衬边缘截面的剪力滞效应介于普通混凝土箱梁与钢箱梁之间,其有效翼缘宽度的计算也应介于二者之间。     

钢腹板-混凝土组合箱梁试验研究与有限元分析

进行波形钢腹板-混凝土组合箱梁和平钢腹板-混凝土组合箱梁的模型试验.提出模拟钢腹板-混凝土组合结构的有限元方法,并在大型通用程序ANSYS中实现.有限元计算结果得到了模型梁试验结果的验证,可用于钢腹板-混凝土组合结构的数值分析.试验与数值分析结果表明,两种组合箱梁的总体受力在弹性阶段和弹塑性阶段相似.相对于平钢腹板-混凝土组合箱梁,波形钢腹板-混凝土组合箱梁由于波形钢腹板的折迭效应,其抗变形能力和抗裂性能较相对较弱,但抗剪性能和抗屈曲能力较好.在破坏模式上,波形钢腹板-混凝土组合箱梁属于整体破坏,平钢腹板-混凝土组合箱梁属于平钢腹板局部屈曲破坏,其极限承载力小于波形钢腹板-混凝土组合箱梁.平钢腹板刚度小,在实际工程应用过程中应进行加劲,以防止局部屈曲破坏早于整体破坏的发生,同时也有利于避免施工过程的局部变形.     

单箱室波形钢腹板梁桥横向弯矩计算方法

为较简便地设计出波形钢腹板箱梁(BSW)桥的桥面板,基于框架分析法的基本原理,结合波形钢腹板箱梁的结构特点和力学特性,建立适用于单箱室波形钢腹板箱梁桥桥面板横向弯矩的计算方法,再对波形钢腹板箱梁和混凝土腹板箱梁在相同荷载作用下顶板的横向弯矩进行对比,对几座代表性的单箱室波形钢腹板箱梁桥顶板横向弯矩进行计算分析。研究结果表明:波形钢腹板箱梁桥的桥面板最大横向弯矩远高于同类混凝土腹板箱梁的横向弯矩峰值,提出的单箱波形钢腹板箱梁桥顶板横向设计弯矩的建议值可为今后同类波形钢腹板箱梁桥顶板尺寸拟定及配筋设计提供参考。     

南京绕越高速玉春桥钢腹板箱梁现场试验研究

江苏省南京绕城高速公路玉春车行天桥采用波纹钢腹板预应力混凝土箱梁,目前针对该新型箱梁结构形式的研究多采用缩尺模型和有限元分析,缺乏工程现场试验数据.本文结合玉春桥结构特点,制定可用于现场拟静载试验的试验方法和测试技术,通过现场监测获得了波纹钢腹板箱梁变形、正应变试验数据,进而分析了波纹钢腹板梁的抗弯、抗剪、抗扭性能.分析结果表明,现场试验结果规律与理论规律基本吻合;波纹钢腹板箱梁混凝土顶、底板正应变符合"拟平截面假定",且钢腹板上的应变较小;箱梁存在较明显的正剪力滞效应;在偏心荷载作用下,波纹钢腹板箱梁存在约束扭转,产生附加正应力,箱梁两侧钢腹板倾角有所不同;箱梁截面实际中性轴受防撞墙及周围结构的影响可能较理论位置上移.     

新型内衬组合波形钢腹板的剪切行为

针对内衬混凝土约束波形钢腹板褶皱效应致使支承区预应力导入效率降低的不足,提出了一种采用滑槽-栓钉式连接的新型内衬. 为探索设置新型内衬对波形钢腹板褶皱效应和剪切性能的影响,设计了分别采用纯波形钢腹板和新型内衬组合波形钢腹板的工字钢梁试件,通过本构关系、焊接残余应力和几何初始缺陷幅值的敏感性分析,建立了数值模拟方案,并将数值模拟结果与文献试验结果对比,以验证模拟方案的合理性. 随后对比研究了新型内衬组合波形钢腹板和纯波形钢腹板的轴向刚度、应变分布、屈曲模态和抗剪强度. 结果表明：所采用的数值模拟方案能准确模拟结构的屈曲模态、极限承载力和应变分布. 设置新型内衬后,结构的轴向刚度基本不变;纯波形钢腹板和新型内衬组合波形钢腹板的正应变和剪应变分布基本一致,且正应变均服从拟平截面假定,剪应变沿腹板高度均匀分布;设置新型内衬前后腹板屈曲模态均为交互屈曲模式;设置新型内衬后,结构的极限承载能力提高约23%,破坏时的竖向挠度增大约71%;设置新型内衬提升了腹板的面外刚度,约束了早期面外位移的开展速度,在加载后期,新型内衬的存在限制了面外位移的开展程度.     

装配式波形钢腹板PC连续箱梁稳定性分析

波形钢腹板PC箱梁由于使用钢板代替了混凝土腹板,因而自重大大减小,在工程实践应用中,波形钢腹板PC箱梁的技术已经日渐成熟,而采用波形钢腹板先张法预制工字梁拼装并现浇纵横向湿接缝后形成连续箱梁的方法能使整个桥梁的施工更为快捷,其预制拼装过程中单片梁状态是其稳定性最差的阶段,因而有必要对其进行研究.通过对先张法波形钢腹板组合箱梁的单片边梁进行4种不同模型的对比研究,确定了单梁及整体的横隔板数量的设计方法,以及各个因素在先张法放张过程中对整体单梁构件稳定性的影响,找到符合应力、位移等要求的最佳结构尺寸及布置.     

波形钢腹板组合梁内衬混凝土参数分析

波形钢腹板组合梁桥是一种用波形钢腹板代替传统的混凝土腹板的一种新型的钢混组合桥梁.随着我国交通的快速发展,对大跨径桥梁的需求越来越高,为了进一步提高波形钢腹板桥梁的最大跨径,现在采用一种局部加强的方式对容易发生屈曲的波腹板进行加强,而选用内衬混凝土的方式是一种即高效又便捷的方式.本文采用材料力学的计算公式结合ANSYS...     

波形钢腹板组合箱梁桥动力特性有限元分析与荷载试验

采用ANSYS建立了波纹钢腹板混凝土箱粱的空间有限元模型,并通过与波纹钢腹板混凝土试验箱梁实测值的对比,验证了有限元模型的适用性.     

日照作用下混凝土箱梁竖向温度梯度场研究

文章以混凝土连续刚构箱梁桥为研究对象,应用热成像仪实地观测日照温度荷载作用下混凝土箱梁桥中的温度场日变化规律,并分析其最大竖向升、降温温度梯度荷载分布形式及大小;采用ANSYS软件数值模拟分析温度梯度荷载在结构中产生的效应,同时与现行规范进行分析对比。分析结果表明:日照温度荷载在混凝土箱梁桥中产生的竖向升、降温温度梯度场呈曲线型分布,并在箱梁的底板存在温差现象;温度温梯度荷载在混凝土箱梁的腹板、底板中均有应力产生;观测分析所得的温度梯度荷载与现行规范规定的温度梯度荷载在结构中的分布形式、数值大小及其在桥梁中产生的效应方面差异较大。     

强度减损下混凝土箱梁预应力高温损失分析

为明确火灾下混凝土桥梁预应力的衰变幅值与高温之间的变化关系,采用热力耦合计算方法,基于强度损失的虚拟层截面等效原理,设定火灾下混凝土箱梁预应力火灾高温分析工况,研究单面火灾和三面火灾模式下混凝土箱梁的截面温度场分布状况,计算不同延火时间混凝土箱梁预应力沿程(沿桥梁跨径)分布状态,揭示强度减损下混凝土箱梁预应力火灾高温沿程损失规律。研究结果表明:箱梁底板受火,温度大致呈水平层状分布;箱梁底板和两侧腹板受火,温度呈U形分布,并且多面受火时的温度峰值大于单面受火时的温度峰值;随着延火时间的增加,高温层逐渐向内扩展并且扩展宽度递增;延火全程中,相对处于腹板上部,处于腹板下部的钢束预应力沿程损失较大,四分点的预应力损失值较其他部位大,大约是其他部位的1.1倍;跨中的预应力损失增长幅度相对较大,增长幅度最大值约为9.4%;锚下预应力损失值最小;整个延火过程中,沿程预应力损失呈倒W形。     

波形钢腹板预应力混凝土连续刚桥动力性能分析

波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种新型的钢-混凝土组合结构,在这种结构中用波形钢腹板替代了预应力混凝土箱梁的混凝土腹板[1]。本文在总结国内外研究资料的基础上,结合波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥的受力性能,采用空间有限元软件MIDAS,主要分析结构的动力特性。     

波形钢腹板箱梁的扭转应力分析

与普通混凝土腹板箱梁相比,波形钢腹板箱梁由于其结构的特殊性,截面抗扭刚度较小,由扭转产生的翘曲应力较大.为深入研究波形钢腹板箱梁扭转产生的翘曲应力,文中在箱梁理论的基础上,根据波形钢腹板箱梁的力学特性,将波形钢腹板作为正交异性板,采用乌氏第二理论,推导出波形钢腹板箱梁的扭转微分方程,并采用初参数法求得约束扭转正应力和约束扭转剪应力.将计算结果与已有的试验结果相比较,结果表明文中分析的精确度较高.     

油罐车火灾下钢-混组合连续箱梁性能及失效机理

针对钢-混组合连续箱梁在油罐车火灾下性能退化过程,以两跨钢-混组合连续箱梁为研究对象,采用热-力耦合计算方法,基于ANSYS软件建立有限元模型,在温度场中提取研究截面的控制点温度值,分析油罐车火灾下钢-混组合连续箱梁的温度场分布特点,得到其火灾下的竖向温度梯度,获得热-力耦合作用下所研究关键截面的荷载-位移曲线,揭示油罐车火灾下两跨钢-混组合连续箱梁极限承载力的衰减规律,并分析不同桥梁火灾场景下两跨钢-混组合连续箱梁的破坏过程。研究结果表明:桥下火灾时,钢-混组合连续箱梁的钢箱梁部位整体升温剧烈,根据距火源远近,钢梁温度从高到低依次为底板、腹板、翼板,混凝土整体升温幅度较小;桥面火灾时,混凝土板整体升温较桥下火灾时大,钢梁部位升温较桥下火灾时小,不同桥梁火灾场景下受火断面沿梁高方向均呈现较大的温度梯度;桥下火灾时极限承载力丧失较桥面火灾时更为严重,受火25min中支点附近受火极限承载力丧失95%以上,跨中受火时丧失约68%,边支点受火时丧失约64%,中支点附近受火发生屈曲破坏,跨中受火及边支点受火发生弯曲破坏;桥面受火25min极限承载力丧失较少,仅为29%,由于混凝土隔热作用显著,钢梁性能退化较少,最终在跨中位置形成塑性铰。     

钢-混凝土组合箱梁沥青摊铺温度场试验

为了解决沥青摊铺高温对桥梁结构影响的问题,结合在建中的跨线桥梁,在典型断面竖向钢筋混凝土桥面板及钢箱腹板内埋设了相关的温度传感器,在实桥沥青摊铺过程中对各断面的测点温度进行了全程的动态测量,收集了摊铺沥青混凝土引起的钢-混凝土组合箱梁内温度分布及其变化情况,得出桥面板内的温度梯度在距梁顶一定范围内呈双线性分布,拟合沿箱梁高度方向的温差曲线.并且对解决箱梁竖向的较大温差造成的不利影响提出了相关建议.     

内衬混凝土对预应力导入效率的影响分析及优化

针对内衬混凝土对波形钢腹板褶皱效应的约束会致使波形钢腹板组合梁桥支承区的预应力导入效率降低问题,提出一种“先撑后衬”施工方法,通过调整内衬混凝土的施工顺序来改善支承区预应力导入效率;同时提出一种适用于该方法的“内撑外拉”装置,保证施工过程中波形钢腹板的稳定性;推导波形钢腹板组合梁轴向刚度计算公式,并通过简支波形钢腹板组合梁算例验证该公式的准确性。在此基础上,以1座四跨波形钢腹板预应力混凝土连续刚构桥为背景,建立ANSYS实体有限元模型,分析不同施工方法、内衬混凝土长度及厚度变化对支承区预应力导入效率的影响,并给出内衬混凝土的合理施工工序、合理长度和厚度建议。研究结果表明：内衬混凝土会削弱波形钢腹板的褶皱效应,显著降低支承区预应力导入效率,同时会导致有内衬梁段与无内衬梁段间的过渡段出现应力集中现象;通过采用所提出的“先撑后衬”施工方法,可以降低支承区组合梁的轴向刚度,从而显著提高支承区预应力导入效率;支承区预应力导入效率随着内衬混凝土长度和厚度的增加而减小;在实桥设计时,建议内衬混凝土最小长度应大于支点处梁高,最大长度应小于2.15倍支点处梁高,最大厚度应不小于支点梁高的6%,最小厚度应...     

波形钢腹板箱梁畸变应力分析

在箱梁理论的基础上,根据波形钢腹板箱梁的力学特性,对波形钢腹板箱梁由畸变引起的翘曲正应力进行了研究.考虑到波形钢腹板具有褶皱效应,把波形钢腹板看作正交异性板,利用波形钢腹板箱梁中各板元平面力系的平衡关系,推导出波形钢腹板箱梁的畸变控制微分方程.采用弹性地基梁法解出波形钢腹板箱梁的畸变角和畸变双力矩,最终得到纵向畸变正应...