收缩徐变对高速列车-轨道-桥梁系统动态特性的影响

收缩徐变效应在高速铁路混凝土桥梁的施工和建造过程中是不可避免的,其会引起桥梁的变形,诱发高速列车运行安全平稳性受到影响。针对该问题,首先选取中国高速铁路中大量采用的32 m简支箱梁桥结构,考虑结构配筋及施工步骤,建立有限元模型,采用JTG2012标准中的收缩徐变模型,分析收缩徐变引起的桥面变形。在此基础上,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,将收缩徐变导致的桥面变形视为边界条件,建立考虑收缩徐变的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型。最后,借助该模型,研究收缩徐变效应对高速列车乘坐舒适性和运行安全性的影响规律。研究结果表明:收缩徐变效应主要影响高速列车的动态特性,而对轨道和桥梁结构的动力学行为影响较小;在收缩徐变效应下,高速列车运行安全性和乘坐舒适性可以得到保证。     

施工时间参数对混合体系竖向变形差的影响

利用考虑时间因子的有限元方法研究了钢框架-钢筋混凝土核心筒混合体系的竖向变形差问题.分析表明,施工方案中的时间参数可以确定结构计算中需要考虑的混凝土收缩徐变的数量和参与作用的时间,从而使混凝土收缩徐变对体系竖向变形差以及各构件内力分配的影响发生明显变化.适当增大结构混凝土部分相对于钢结构部分提前施工的层数是减小混凝土收缩徐变效应的较好方法.     

施工过程混凝土收缩徐变的试验研究

本文通过对某一施工中的八层框架结构的钢筋混凝土柱进行施工期间的包括收缩徐变变形值的现场测量,得到现场条件下钢筋混凝土柱应变发展曲线．将实测值与理论分析值进行了分析比较,分析结果表明考虑施工过程才能正确反映混凝土收缩徐变规律．     

混凝土收缩徐变的长期效应对混合体系竖向变形差的影响

对于钢框架-钢筋混凝土核心筒混合体系,混凝土的收缩和徐变将直接影响混凝土筒体的缩短并通过连系梁影响钢柱的缩短,从而影响柱筒竖向变形差.本文采用由时间因子控制的.同时考虑施工过程及混凝土收缩徐变效应的位移法递推方程研究了上述问题.分析表明,混凝土收缩徐变的长期效应非常显著,湿度的减小将加剧这种影响.考虑截至结构主体施工完毕3年的混凝土收缩徐变时,结构顶部筒体的累积缩短值将超过钢柱的累积缩短值;钢柱轴力的增加一般超过10%;结构顶部楼层筒体的轴力将变为拉力;部分钢梁弯矩将发生反向.     

考虑收缩徐变的施工期大跨砼结构内力分析

针对施工期钢筋混凝土大跨结构的安全问题,结合工程实例,获取了考虑收缩徐变和未考虑收缩徐变时施工期内力和变形的时变规律。研究表明:当采用二层支模时,第二层梁的内力和变形在拆模阶段将发生突变,对结构造成不可忽略的影响。     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

混凝土结构三维徐变的有限元计算方法

由于传统的杆系有限元程序和公式解法不能精确考虑和计算混凝土结构的三维徐变和局部效应,因此提出了一种混凝土结构三维徐变的有限元计算方法.首先说明了三维徐变的计算原理,并对有限元计算过程中的主要模块进行了阐述.在此基础上,对一个钢筋混凝土柱算例模型进行计算,并与Dischinger公式算法进行对比;钢筋及混凝土应力、模型变形等与公式解法相差在5%以内.同时,采用该方法实现了对箍筋影响及结构局部应力分布的时变分析.最后,为分析剪切应力对徐变变形的影响,对一预应力钢筋混凝土梁进行了三维徐变计算,计算结果与试验值吻合良好.     

曲线钢-混凝土结合梁桥的混凝土收缩徐变效应计算

将混凝土的应变分解为瞬时应变、徐变和收缩应变三部分之和,基于CEB-FIP模型提出了模拟收缩徐变的简明本构模型.根据本构模型给出了收缩徐变产生的单元等效结点力增量计算式,并结合迭代法逐步计算原理给出了计算收缩徐变的有限元公式.最后,应用收缩徐变模型和对应的有限元计算理论编制程序计算了曲线钢-混凝土结合梁桥的收缩徐变效应,结果表明收缩徐变对曲线钢-混凝土结合梁桥的内力和变形均有很大的影响.     

几何非线性平面梁考虑收缩徐变的算法研究

针对混凝土斜拉桥等大跨柔性混凝土结构同时存在的几何非线性与收缩徐变问题,基于微分法导出了随转坐标系下平面梁在大转动小应变时的几何非线性平衡方程,该方程已计入初应变效应.结合初应变法计算混凝土梁收缩徐变等效节点力有限元列式,利用节点力之间和节点位移之间全量及增量的关系,获得结构坐标系下平面梁单元几何非线性分析中考虑收缩徐变效应影响的实用算法,并给出了详细的计算步骤.对某大跨径混合梁斜拉桥混凝土桥塔进行了考虑混凝土徐变效应的几何非线性分析,计算结果表明本文提出的算法能较好解决上述问题,具有一定的工程应用价值.     

混凝土收缩徐变效应预测模型及影响因素

为了提前预见混凝土的收缩和徐变对结构物使用性能的影响,分别采用CEB-FIP模型、ACI模型、BP模型和GL—2000模型等方法对混凝土的收缩、徐变进行计算分析,且对相同条件下各种计算方法得出的结果进行对比。结果表明:混凝土收缩应变对构件理论厚度比较敏感,而徐变系数对构件理论厚度敏感度较小,混凝土徐变效应随着加荷龄期的增加而减小;当加荷龄期由3d增加到28d时,混凝土的的徐变效应终值减小80%左右;收缩徐变效应对环境平均相对湿度比较敏感,当环境平均相对湿度从50%升至80%时,徐变系数减小近30%,而收缩应变减小达50%,比较而言,环境相对湿度变化对混凝土收缩效应较徐变效应更大。     

商品混凝土收缩应力试验研究

针对商品混凝土早期弹性模量是个变量,难以通过测其收缩应变直接得出收缩应力这一问题,提出了收缩应力的计算方法.通过量测81个配筋试件和素混凝土试件,从拆模起到180 d龄期内的收缩值,得到其各自的收缩应变.素混凝土试件可以自由收缩;配筋试件由于钢筋的约束,不能自由收缩,导致配筋试件比素混凝土试件收缩应变要小.利用配筋试件与素混凝土试件的收缩应变差值和钢筋混凝土间的拉压平衡条件,推导给出商品混凝土收缩应力计算公式和收缩应力时随曲线,并对收缩应力的影响因素进行了分析.     

组合梁几何非线性与长期效应的同步算法

首先根据建立的随转坐标系下考虑滑移组合梁单元平衡方程,结合初应变法得到组合梁收缩徐变等效节点力有限元列式.然后基于随转列式全量法,利用总体坐标系与随转坐标系下变量间转换矩阵,获得界面滑移平面组合梁单元收缩徐变与几何非线性同步考虑的实用算法.该方法的优点是可实现几何非线性与收缩徐变材料非线性算法上的分离,收缩徐变仅在随转坐标系下考虑,几何非线性通过转换矩阵考虑.最后,结合算例说明考虑滑移的组合梁几何非线性与收缩徐变之间存在着耦合作用.     

斜交空心板连续梁桥拼宽结构收缩徐变分析

以某斜交空心板连续梁桥为工程背景,进行实桥拼宽后的应变和位移监测以及非线性有限元分析,研究混凝土收缩徐变对斜交空心板梁桥拼宽结构受力性能的影响.研究结果表明:利用ABAQUS计算得到的收缩徐变对斜交空心板梁桥的结构受力性能的影响,与实测结果较为吻合;斜交空心板拼宽桥梁中,新桥收缩徐变会导致中跨跨中梁底纵横向应变显著增加,收缩徐变对拼宽斜交桥位移的影响,以横向位移最大,纵向位移次之,竖向位移最小.     

无碴轨道桥梁高强混凝土徐变变形的试验研究

对3种C60高性能混凝土施工配合比进行徐变试验,研究其徐变特性,并与规范规定的徐变系数进行了对比。对一座85＋135＋85m的高速铁路预应力混凝土连续梁桥模拟施工全过程,分析计算了铺轨后20年间由混凝土收缩、徐变、预应力损失引起的徐变变形。将试验结果应用到实桥后期徐变变形的预测中,从而为该桥的设计和施工提供科学的依据,为我国新建铁路城际轨道交通预应力混凝土桥梁的设计与应用及有关规范的编制提供依据和参考。     

HSLWAC梁收缩和徐变预应力损失试验

对5根高强轻骨料混凝土梁、1根低强轻骨料混凝土梁和1根普通混凝土梁进行了持续1年的预应力损失试验,并进行了与普通混凝土对比的收缩和徐变材性试验.试验结果表明,相同强度的轻骨料混凝土的早期收缩小于普通混凝土,后期收缩大于普通混凝土;相同强度的轻骨料混凝土徐变系数小于普通混凝土;轻骨料混凝土梁的预应力损失比普通混凝土梁的预应力损失大.结合编制的混凝土结构时随性能分析程序,基于材料收缩徐变试验进行分析,计算结果与试验结果吻合较好.采用多种规范方法对所做试验和文献的预应力损失进行了分析对比,建议了高强轻骨料混凝土梁预应力损失计算公式.