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.     

预应力混凝土箱梁徐变效应的有限元分析

预应力混凝土收缩徐变一直是桥梁线形的一个重要影响因素,研究由徐变引起的上拱变化对线形影响是非常有意义的.文章提出了梁桥的收缩徐变计算表达式,分析徐变对单元的应力应变关系的影响,列出任意阶段混凝土徐变应变增量,最后以某高速铁路桥梁作为工程实例,分析了徐变效应对混凝土梁的影响.     

碳纤维布加固混凝土梁时效变形分析

按换算截面法推导了CFRP加固混凝土梁时效变形计算公式．在此基础上编制了预测收缩、徐变变形的分析计算程序，考虑了混凝土强度等级、加载应力、配筋率的变化、混凝土开裂、混凝土收缩徐变等因素的影响，与其它计算方法比较表明，该方法能较精确预测CFRP加固混凝土梁的时效变形。     

混凝土收缩徐变效应对含叠合梁段混合梁斜拉桥主梁受力行为的影响

以某双塔混合梁斜拉桥为工程背景,利用桥梁专业软件Midas/Civil建立了全桥三维有限元模型;对比分析了在成桥阶段混凝土收缩徐变作用对斜拉桥主梁内力行为的影响.分析结果表明:混凝土收缩徐变效应对叠合主梁弯矩的影响较大,使其发生了内力重分布,对正弯矩具有削峰作用,造成负弯矩值有较大的增加,对混凝土主梁影响较小;收缩徐变效应对主梁轴力及剪力的影响均较小;混凝土的收缩徐变效应对叠合梁的受力影响较大,使叠合梁中钢梁与混凝土桥面板之间应力发生重分布,靠近钢-混凝土结合段处的混凝土主梁应力改变较大,其余位置改变量不明显.     

混凝土收缩徐变效应对曲线钢-混凝土箱形结合梁桥的影响

为了研究混凝土收缩徐变效应对曲线钢-混凝土结合箱形梁桥的影响,采用Sap2000商用软件,分析了一实桥结构,在三维建模时分别以壳单元、弹簧单元、梁单元和筋单元等模拟钢箱、钢箱与桥面板之间的剪力连接键、外横隔梁和预应力钢筋等,以多层混凝土壳单元模拟了桥面板,并对施工过程进行了仿真模拟.分析结果表明:混凝土收缩徐变大大增加了桥梁的挠度,不但使跨中正弯矩区混凝板的压应力不断增大,也使负弯矩区混凝土板的压应力不断增大,这一效应对防止负弯矩区混凝土板的开裂是有利的;混凝土桥面板中的普通钢筋对收缩和徐变效应有明显的影响,设计时应认真加以考虑;收缩徐变效应持续时间较长,计算时其作用时间宜取10年以上;另外,曲线梁桥收缩徐变效应也伴随着扭转效应.     

混凝土收缩徐变和温度对外墙瓷砖性能及安全性研究

采用ANSYS Workbench软件平台的Fluid Flow(Fluent)分析系统件对夏季极端高温下外墙瓷砖温度进行模拟,并进行温度实测,相互验证模拟值与实测值准确性;提出了外墙柱混凝土收缩徐变各龄期的有效模量计算公式,选取6种不同尺寸的柱-砂浆-瓷砖模型,采用有效模量法模拟混凝土柱收缩徐变对外墙瓷砖剪应力和侧向变形的影响,计算外墙柱混凝土收缩徐变和夏季极端高温作用下瓷砖层剪应力值与侧向变形值。结果表明：外墙瓷砖层实测温度值略低于模拟值;极端高温和混凝土收缩徐变作用下的剪应力值与变形值相差较小,因此,在外墙瓷砖设计时要考虑温度及混凝土收缩徐变两大因素,砂浆层厚度和柱纵向配筋率均是影响剪应力值和侧向变形值大小的主要因素;夏季极端高温环境下外墙瓷砖极有可能发生水平漂移,房屋周边道路均在瓷砖脱落范围之内。     

混凝土收缩徐变和温度对外墙瓷砖性能及安全性的影响

采用ANSYS Workbench软件的Fluid Flow(Fluent)分析系统对夏季极端高温下外墙瓷砖温度进行模拟,并进行温度实测,验证模拟值与的准确性;提出了外墙柱混凝土收缩徐变各龄期的有效模量计算公式,选取6种不同尺寸的柱-砂浆-瓷砖模型,采用有效模量法模拟混凝土柱收缩徐变对外墙瓷砖剪应力和侧向变形的影响,计算外墙柱混凝土收缩徐变和夏季极端高温作用下瓷砖层剪应力值与侧向变形值。结果表明:外墙瓷砖层模拟温度值略高于实测值;极端高温和混凝土收缩徐变作用下的剪应力值与变形值相差较小,因此,在外墙瓷砖设计时要考虑温度及混凝土收缩徐变两大因素,砂浆层厚度和柱纵向配筋率均是影响剪应力值和侧向变形值大小的主要因素;夏季极端高温环境下外墙瓷砖极有可能发生水平漂移,房屋周边道路均在瓷砖脱落范围之内。     

双层桥面钢桁桥钢-混组合桥面板收缩徐变效应

为了研究钢-混组合桥面板收缩徐变效应对双层桥面钢桁桥的影响,以广东东江大桥——刚性悬索加劲钢桁梁桥为工程背景,采用有限元法,分析了不同加载龄期下混凝土收缩徐变对桥面板应力以及跨中挠度的影响,选择了合适的收缩徐变计算方法,考虑混凝土弹性模量的时变效应,并针对大桥受力特点,研究了180 d加载龄期下混凝土收缩徐变对其主桁及加劲弦应力的影响。分析结果表明:加载龄期越长,收缩徐变效应对钢桁桥的影响越小;收缩效应对桥面板应力影响较大,而徐变效应影响较小,总体不到收缩效应的30%;收缩徐变对主桁某些部位杆件应力影响较大,将使主桁跨中上弦杆应力增加22%,但对加劲弦应力及跨中挠度影响较小。总体而言,由于加劲弦及双层桥面的结构特点,收缩徐变效应对东江大桥力学性能的影响呈较强的空间性。     

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.     

长联预应力混凝土连续梁桥拼接问题分析

为研究长期荷载对拼宽长联桥变形的影响,以"新、旧桥梁的上部结构连接,下部结构不连接"为原则进行拓宽的三座长联预应力混凝土梁桥为研究对象,建立三维杆系有限元模型,分析了长期荷载对新、旧主梁纵、横桥向的影响,并对混凝土收缩和徐变引起的长联桥梁结构变形的实测结果与有限元结果进行了对比分析。分析结果表明:《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的计算方法能较准确地计算混凝土收缩和徐变所引起的结构变形;长期荷载使沿纵桥向全部拼接后的主梁产生较大的横桥向位移,引起的结构变形最大值均出现在桥台或一联的过渡墩位置;由混凝土收缩引起的横桥向位移占选取的长期荷载产生的横桥向位移的68.58%。混凝土收缩是影响拓宽长联桥横桥向变形的最主要因素。     

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.     

高速公路拓宽路基病害机理及防治

为了分析高速公路拓宽路基病害机理,以京石高速公路拓宽为工程背景,在FLAC环境下利用Fish函数方法建立了高速公路路基拓宽的数值分析模型,研究了地基沉降对拓宽路基内竖向应力、水平应力和剪切应力的影响,结果表明:在路基拓宽中路基顶部拼接处首先出现拉应力,随着地基沉降的发展,路基顶部拼接处的拉应力区不断发展,并引起路基和路面出现纵向开裂;由于拓宽路基填筑高度不同,路基竖向附加应力分布不均,从而使得路基横向出现不均匀沉降;剪应力主要集中在拓宽路基中部,对拓宽路基病害贡献不大.最后提出了拓宽路基病害防治措施.     

腹部纵向配筋混凝土梁斜截面抗剪承载力

针对腹部纵向配筋混凝土梁,提出了将纵向水平普通钢筋与箍筋共同作为受力腹筋,从而形成整体抗剪受力模式的抗剪计算方法．基于平截面假定,可以计算得到混凝土梁抗剪承载力中混凝土承担的剪力部分．考虑纵向腹筋参与受力作用的桥梁抗剪承载力模型的试验,研究表明,纵向腹筋不仅可以承担主拉应力的水平分量、与箍筋同样起到抗剪的作用,并且可以推迟破坏斜裂缝的出现时间,减小斜裂缝的发展宽度,有效提高梁的刚度及抗剪承载力．     

大跨径预应力混凝土箱梁的剪切变形分析

为分析剪切变形对预应力混凝土箱梁挠度的影响,依据经典Timoshenko梁理论,参照已建大跨预应力混凝土箱梁的截面尺寸,简化选取等截面悬臂箱梁为分析对象建立了空间有限元模型.按不考虑剪切变形和考虑剪切变形两种情况计算了箱梁的挠度,分析了剪切变形的影响随箱梁高跨比的变化,并讨论了传统观点中的考虑剪切变形的高跨比门槛值在大跨径预应力混凝土箱梁挠度计算中的适用性.然后,建立了虎门大桥辅航道桥的施工阶段分析模型,模拟箱梁的实际悬臂施工过程,分析了剪切变形对箱梁挠度的影响规律,计算并探讨了箱梁的长期徐变挠度,进而推算了箱梁的剪切徐变挠度.分析结果表明,剪切徐变是造成箱梁持续下挠的原因之一.     

HPFL加固预制空心板的数值模拟与试验研究

对HPFL加固预制混凝土空心板抗弯性能和抗剪性能进行了试验研究,以此为基础利用ANSYS有限元计算软件对HPFL加固预制空心板进行了数值模拟.与试验结果进行比较分析,研究加固构件的抗弯性能和抗剪性能.通过有限元建模进一步研究了HPFL加固层砂浆强度、HPFL加固层钢筋网尺寸、HPFL加固条带宽度和预制空心板板体拼装方向等因素对HPFL加固预制空心板抗剪性能的影响.结果表明,有限元计算结果与试验结果基本一致,用HPFL加固预制空心板是一种提高预制空心板抗弯性能和抗剪性能的有效加固方法.HPFL加固层砂浆强度和HPFL加固条带宽度对预制空心板抗剪性能影响最大,随着HPFL加固层砂浆强度提高和HPFL加固条带宽度增大,预制空心板抗剪极限承载力显著提高;HPFL加固层钢筋网尺寸对预制空心板抗剪性能影响不明显;HPFL能同时提高预制空心板平面内横、竖两个方向的抗剪极限承载力.     

无伸缩缝桥梁引板研究综述

通过对无缝桥引板资料的统计分析,通过综述国内外的引板构造及工程应用、引板-土相互作用以及该相互作用对无缝桥力学性能的影响.结果表明,在我国无缝桥中面板式引板应用最广泛,斜埋入式引板和Z形引板也有应用;常采用设置单层纵向直线钢筋的无缝桥-引板连接构造.计算面板式引板时需要考虑板下填土的竖向支承与切向约束,搭板计算方法不适用;尚未提出关于埋入式引板和Z形引板的计算方法.无缝桥-引板连接构造处及引板末端对应的路面是最易出现开裂和沉降的位置.路面平整度是分析引板-土相互作用的关键控制指标.需关注引板-土相互作用对无缝桥边跨主梁弯矩、柱顶剪力、主梁和引板拉应力、纵向基频及极限长度影响.     

增铺双钢混凝土层加固桥梁力学特性分析及其工艺

东莞北大桥运营后,其T主梁间的湿接桥面板处出现了渗水、穿孔等病害.增铺双钢混凝土桥面补强层加固法很适宜对该桥的加固.研究了该加固方法的有关参数和工艺.利用MIDAS-Civil软件建模分析了桥梁的受力特性,模拟了新、旧混凝土的结合,考虑了超载和混凝土的收缩徐变,得出了双钢混凝土桥面铺装层最佳厚度和锚筋间距.把微裂缝视为通缝和铰缝,只需剔除严重病害的原现浇桥面板,即可处置现存病害.加固法的施工工艺在本桥加固中得以成功采用.