薄壁箱形混凝土桥塔温度应力场分析

针对混凝土结构对温度作用敏感的特点,以某悬索桥混凝土桥塔日照温度场测试数据为基础,分析了塔壁厚度方向最不利温差作用下桥塔的空间应力分布.分析表明,正、负温差作用下塔壁内、外表面出现较大的拉应力,最大拉应力出现在每个塔壁内、外表面沿高度方向的中线上.正温差作用下,向阳一侧的东侧塔壁内表面的拉应力比其他塔壁的拉应力大;负温...     

基于气象参数的混凝土箱梁日照温度场仿真分析

针对困扰工程设计的桥梁梯度温度问题,建立了基于气象参数并考虑实际桥址和桥梁走向的混凝土箱梁日照温度场有限元模型.以苏通大桥辅助航道桥为例,使用2008年7月2日至7月7日6天的实测温度和气象数据,验证了该模型的准确性,并分析了大气日温差和日平均风速对混凝土箱梁梯度温度的影响.分析结果表明,日平均风速对混凝土箱梁的最大梯度温度影响较大,大气日温差则对其影响较小.从概率统计学角度计算分析了桥址气象参数50年一遇标准值条件下混凝土箱梁的日照温度场,提出可能出现的最大梯度温度为18.3℃,并将提出的梯度温度模式与各国规范的梯度温度模式进行比较.结果表明,在分析混凝土箱梁日照温度场时有必要考虑气象参数的影响,以获得适合当地桥梁的梯度温度模式.     

混凝土箱梁桥日照温度场的实测与仿真分析

通过对某大型混凝土箱梁桥温度场的观测,分析了混凝土箱梁在日照辐射作用下的温度变化情况和竖向温度梯度的分布规律,发现日照辐射作用下混凝土箱梁竖向温度梯度模式近似服从指数分布。建立了基于气象参数的混凝土箱梁日照温度场有限元模型,并验证了该模型的准确性。最后,计算了50年一遇气象参数条件下混凝土箱梁竖向温度梯度分布情况,结果表明,极端条件下混凝土箱梁竖向最大温差可达18.5℃。     

日照作用下混凝土箱梁的温差代表值

日照作用产生混凝土结构的应力和变形直接影响到混凝土结构的可靠性和耐久性.为了确定混凝土箱梁温差分布规律,对一座具有100mm沥青铺装层的预应力混凝土梁桥箱梁进行了为期2年的温度效应的观测,在实测数据的基础上采用统计分析中假设检验和参数分析的方法对混凝土箱梁温度场的日照温差代表值进行了分析计算.计算结果表明:100mm沥青铺装层的混凝土箱梁夏季最大日温差服从参数为W(8.358 7,3.591 2)的W eibull分布;冬季最大日温差服从参数为W(3.958 0,2.720 7)的W eibull分布.依据长期观测数据提出了一种通过统计计算得到混凝土箱梁温差代表值的方法并计算出最大温差代表值.计算得到的最大温差标准值、频遇值和准永久值分别为17.3,17.0,15.9℃.     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。     

混凝土连续箱梁桥温度场数值模拟及实测验证

为研究混凝土连续箱梁桥的日照温度场分布特征,以某大跨混凝土连续箱梁桥为研究对象,根据混凝土结构传热理论,结合当地气象参数与日照辐射半经验公式,采用ANSYS软件建立了混凝土箱梁桥二维瞬态日照温度场模型,模拟出晴天和阴天混凝土箱梁桥的温度场,并将模拟结果和实测结果进行对比.在此基础上,进一步模拟了混凝土箱梁桥的最大竖向温...     

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。     

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.     

长江下游地区倒Y形混凝土桥塔有效温度的预测与极值估计

基于1年多的实测温度和气象数据,使用统计学和极值分析等理论,对长江下游某大跨斜拉桥倒Y形混凝土桥塔有效温度变化规律、预测方法以及极值进行了分析研究.结果表明:桥塔有效温度近似以年为周期呈正弦式变化,并在2.0～31.3℃之间波动;桥塔日最高和最低有效温度分别主要发生于22∶00—00∶00和10∶00—12∶00之间,桥塔日最高有效温度的发生时间与日最高气温相比滞后6.5 h左右,桥塔日最高有效温度的发生时间与日最低气温相比滞后4.5 h左右;桥塔的日最高和最低有效温度均与连续6 d平均日最低气温的相关性最大,相关系数分别可达0.982和0.981,故使用连续6 d平均日最低气温能对桥塔日最高和最低有效温度进行较为准确的预测;桥塔最高和最低有效温度的50年一遇标准值分别为38.65和-1.84℃,100年一遇标准值分别为39.61和-2.69℃.     

混凝土厚壁箱形墩温度场观测与数值模拟

在现场实测温度资料的基础上,分析了某混凝土厚壁箱形墩在日照温差作用下的温度分布,并参照国内外规范及经验公式,用指数函数形式拟合出了最大温差时刻的温度梯度模式,分析结果对研究贵州地区混凝土墩柱结构的温度分布规律及同类型桥梁的设计和施工有一定的参考价值.采用有限元程序ANSYS对箱墩温度场进行了数值模拟分析,其理论计算结果与实测值吻合较好,从而证明了用ANSYS模拟温度场的可行性.该方法同样适用于同类型混凝土结构的温度场模拟.     

混凝土连续刚构箱梁桥的温度场分析

根据某在建混凝土连续刚构箱梁桥的实际尺寸,建立有限元平面模型,模拟广东地区夏季时分桥梁所受到的热辐射、热对流等各种热物理边界条件,计算得出混凝土箱梁桥的瞬态温度场分布。根据以上的计算结果,讨论分析了整个箱梁截面温度场以1 d为周期随时间的分布。分析可知,最高温度大于50℃,位于顶板上表面,整个箱梁截面最大温差可大于20℃;箱梁截面温度最不均匀的时刻出现在午后时分,截面温度在沿高度方向上服从指数函数分布等。这些定量分析对工程设计具有参考价值。     

预应力混凝土梁桥温度效应分析

温度效应是引起混凝土桥梁裂缝产生的重要因素之一.为研究不同工况下混凝土梁桥的温度效应,通过有限元软件ADINA对梁体在浇筑水化热、日照温差两种工况下的温度场进行模拟,结合某预应力混凝土梁桥实桥跟踪试验温度实测值进行对比分析,并计算出温度应力对结构的影响.结果表明:有限元计算结果与现场实测结果较为一致.混凝土T梁浇筑时,...     

混凝土箱梁日照温度场仿真分析

混凝土箱梁的日照温度场可通过理论分析并进行仿真分析,建立箱梁的有限元分析模型,对箱梁的日照温度场进行仿真分析,分别对箱梁各结构面温度的时程变化和各结构面的温差分布情况进行分析.分析结果表明,顶板、底板、腹板外表面的最高温度均出现在14:00,各板内表面的出现最高温度相对于外表面存在滞后,出现时刻为20:00.箱梁各板在日照作用下会出现相应的横向温差,沿梁高方向的竖向温差在14:00达到15.69℃.     

冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥地震响应的影响

目的研究冲刷作用对大跨度自锚式悬索桥桥塔地震响应的影响,为此类桥梁冲刷条件下抗震设计提供参考.方法采用考虑几何非线性的全桥有限元模型,并应用m法模拟土对桩基的约束刚度,分析不同基础冲刷深度条件对基础刚度和桥梁整体动力特性,以及对高耸桥塔地震响应的影响.结果冲刷效应通过减小土对桩基的约束,使桥塔基础刚度明显减小,但桥梁竖向和纵向基频不受影响,高阶振型及其地震效应的变化控制了结构的某些地震响应;不同冲刷深度下,桥塔关键截面-塔底截面纵桥向内力会出现明显峰值,而塔顶位移及横桥向内力效应呈现不同的规律.结论对于大跨度自锚式悬索桥高耸桥塔结构,最不利地震荷载效应并不完全发生在冲刷深度最大时,抗震设计需要考虑地震下多目标效应的多级冲刷的精细化处理方法.     

混凝土箱梁温度分布观测与研究

结合南京长江第二大桥北汊桥悬臂施工控制，在3个箱梁节段混凝土中埋设了WZP－035铂热敏电阻作为温度测点并分别进行了3个白天的箱梁混凝土现场观测，观测结果表明：太阳辐射作用下，混凝土箱梁沿截面高度的温度分布为非线性分布，对实测的温度及相应温差按最小二乘法进行回归分析，提出了公路桥梁混凝土箱梁温差计算模式：箱梁顶板上边缘最大温差值为20℃，向下至腹板按指数函数分布，而底板下边缘最大温差为1．5℃，并且在200mm高度内按直线变化，沿桥轴线方向不同位置和不同高度的箱梁混凝土温度的观测和研究结果表明，它们具有一致的温度分布形式。     

大型波纹规整填料塔二维返混特性实验测量与模拟

以热水为示踪剂,对填充有塑料制250Y板波纹规整填料的直径1m的填料塔进行了二维返混特性研究.实验填料塔装填高度2,000mm,装填10层填料,每层200mm,层与层之间交错90°摆放.实验中示踪剂为连续注入,采用铂电阻温度探头分别测量了填料塔距塔顶400mm和1000mm 2个平面的无因次温度分布.应用柱坐标二维返混模型得到了轴向和径向返混系数Dz和Dr,结果发现因为规整填料的各向异性,由模型计算得到的温度场在距离塔顶较远的1000mm平面与实验符合较好,而在较近的400mm平面与实验相差较大.在此基础上提出了基于直角坐标系的各向异性返混模型,每层填料逐层计算,层之间按实际情况旋转90°,结果表明使用相同的Dz和Dr为参数,得到的温度场在400mm平面和1000mm平面均与实验符合良好.     

山区空心薄壁高墩日照温度效应

通过现场桥墩实测温度变化的数据,分析了桥墩在日照温差作用下的温度分布,并用MATLAB拟合出混凝土空心薄壁高墩沿壁板厚度方向的温度梯度模式。结合桥址地理数据和气象条件,采用有限元仿真软件Midas FEA建立模型,模拟分析桥墩温度场,对比计算结果与实测数据,证明有限元求解的可靠性和Midas FEA模拟温度场的实用性。最后根据拟合的温度梯度计算日照温度效应,结果显示,空心薄壁高墩日照引起的温度效应不可忽视。     

基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态确定方法

 针对混合梁斜拉桥的结构特点,提出基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态优化方法.以混合梁斜拉桥主梁、桥塔的弯曲及拉压能量之和为目标函数,以钢箱梁段竖向位移、桥塔水平位移、主梁上下缘及桥塔两侧应力、斜拉索索力及其均匀性为约束条件,建立混合梁斜拉桥合理成桥状态的二次规划数学模型,采用有效约束集算法进行合理成桥状态的优化.实例优化及比较结果显示,优化所得成桥状态,主梁竖向位移-22~8 mm,桥塔塔顶水平位移为向主跨侧偏20 mm,结构整体线形平顺;钢箱梁上下缘及钢桥塔两侧应力为-84.43~16.38 MPa,混凝土主梁上下缘及混凝土桥塔两侧应力为-16.31~-0.003 MPa,结构内力及应力均与无约束最小弯曲能量法计算结果相近;斜拉索索力为2061~2457 kN,其分布比无约束最小弯曲能量法的计算结果更均匀,且边墩具有更大的压力储备,表明该方法的有效性和优越性.     

大跨度斜拉桥下击暴流风致振动响应实测

以苏通长江公路大桥为工程背景,针对该桥风致振动响应监测系统实测的一次下击暴流风与桥梁结构振动加速度响应实测数据,对该桥在一次雷暴天气下风速、风向及主梁振动响应进行研究.首先,对桥位处下击暴流实测风速、风向数据进行分析,获得了该桥主梁跨中、桥塔塔顶处下击暴流风的时变平均风与脉动风特性;然后,对下击暴流作用下主梁风致振动加速度响应数据进行分析.结果表明:在下击暴流作用下,该桥主梁与塔顶高度处风速发生了明显突变,持续时间约为10～24 min;主跨跨中主梁外侧边缘处下游、上游侧最大瞬时风速分别为32.4 m/s和27.3 m/s,南、北桥塔塔顶高度处最大瞬时风速分别达60.5 m/s和62.9 m/s.主梁高度处30 s时距湍流度约0.048～0.32,10 min时距湍流度约0.43～0.51;主梁下游与北塔处折减脉动风速符合高斯特性,其功率谱与Burlando等学者的实测结果吻合较好.主梁跨中附近(即NJ26D、NJ32D拉索锚固处)发生了较为明显的短时竖向与横桥向振动,相应加速度响应幅值分别为0.25 m/s2和0.10 m/s2,对应位移幅值分别为0.12 m与0.03 m;主梁竖向振动响应明显大于横桥向振动响应,主梁竖向振动主频为0.183 Hz,与主梁全桥一阶正对称竖弯振型频率0.174 Hz接近;横桥向振动主频为0.117 Hz,与主梁全桥一阶正对称侧弯振型频率0.0975 Hz接近.     

外露型钢锚箱索塔锚固结构受力机理试验

通过缩尺比例为1∶2的节段模型试验,揭示了外露型钢锚箱索塔锚固结构的受力机理,重点分析了塔壁预应力在结构中的作用效应.研究结果表明:外露型钢锚箱索塔锚固结构在中小跨径桥梁中具有较好的适用性;在塔壁不开裂的情况下,预应力不会改变水平索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配关系;预应力能够明显减少塔壁混凝土的拉应力,提高塔壁的抗裂性能,但也会降低钢板的利用率和增大焊钉剪力顺桥向作用的剪力.