波形钢腹板箱梁嵌入式结合部的应力分布

针对波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥嵌入式结合部应力分布问题,以宁波市百丈东路甬新河桥为背景,应用三维有限元方法进行应力分析。通过有限元计算模型,分析了不同荷载条件下结合部的应力分布特性,讨论了嵌入式结合部钢腹板纵向约束对应力分布的影响。理论计算结果表明,波形钢腹板混凝土箱梁的结合部应力比较小;弯矩作用下结合部应力主要是由截面的弯曲应力产生,应力集中不明显;剪力作用下在钢腹板插入口附近有应力集中现象,易发生混凝土开裂、钢板疲劳损失;采用钢板作为纵向约束措施对改善结合部的应力集中有一定效果。     

波纹钢腹板组合箱梁桥有限元精细化建模方法研究

波纹钢腹板组合箱梁因从根本上可解决箱梁腹板开裂的问题而在桥梁工程中得到推广,然而由于波纹板组合箱梁结构的复杂性,给有限元建模带来不便,如何精细化建模并保证建模速度和求解效率成为建模过程中面临的难题。在总结多种建模方法的基础上,提出了将MIDAS FEA和MIDAS Civil两种软件对接,探讨波纹钢腹板箱梁桥有限元精细化模型的方法。先用MIDAS FEA软件建立组合箱梁的混凝土、体内预应力束模型,通过"印刻"处理后,将建好的模型与MIDAS Civil进行对接,在MIDAS Civil中建立波纹钢腹板、体外预应力束,运行计算。以某3跨连续波纹钢腹板组合箱梁桥为例进行有限元分析,有限元计算值与理论计算值基本吻合,说明所提出的有限元建模方法是可靠的。     

混凝土箱梁竖向预应力效应关键问题分析

针对目前在役混凝土箱梁桥腹板开裂问题,采用有限元数值分析方法,从优化设计方面对箱梁腹板竖向预应力筋布设角度和布设间距等竖向预应力效应关键问题进行研究,研究结果表明,竖向预应力筋倾斜布设可一定程度上增加箱梁腹板压应力储备,而合理布设角度与腹板主拉应力方向相关,并依据竖向预应力效应扩散规律,提出了竖向预应力筋合理布设间距确定公式。     

预应力斜箍筋加固RC梁受剪性能试验研究

对6根预应力斜箍筋加固混凝土简支梁和1根对比梁进行了受剪性能试验。结果表明,该加固方法对混凝土梁的斜截面开裂荷载和极限荷载均有不同程度的提高,对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。基于桁架-拱模型理论,推导出预应力斜箍筋加固混凝土梁的理论计算公式。根据试验实测数据的回归分析,得到预应力斜箍筋加固混凝土梁在不同加固工况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

预应力刚构桥施工阶段腹板斜裂缝分析及其加固

某连续刚构桥在箱梁悬臂施工时腹板出现规则的斜向裂缝。针对该桥从设计、材料、施工等方面进行了裂缝产生原因分析。通过在箱梁腹板预埋混凝土应变计进行应力监测,以及用Ansys软件对其腹板主拉应力进行了空间有限元分析,认为竖向预应力钢筋和箍筋配置偏少以及纵向预应力钢筋位置设置不当是导致箱梁腹板出现斜裂缝的最主要原因。最后,提出了改善设计的具体建议和裂缝的处理措施。后续实测表明,避免这种斜裂缝出现所采取的措施是有效的。     

公路新型钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计

钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有结构轻型、跨中正弯矩区域无需配置预应力索、中间支座负弯矩区域可以在钢底板上铺设混凝土加强底板、无腹板开裂问题和施工简易快捷等突出优点。文章结合(62+105+62) m公路钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计,研究确定梁高变化和钢底板、波形钢腹板、混凝土桥面板等的厚度,预应力索配置。根据公路桥涵设计规范,利用Midas/Civil有限元软件,计算分析桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态在荷载组合作用下的应力、内力和变形并进行结构验算。同时,将桥梁方案与原设计同等跨度与宽度的预应力混凝土连续梁桥方案进行性能、材料用量和施工特点等方面的比较,结果表明钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有较大优势。     

公路新型钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计

钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有结构轻型、跨中正弯矩区域无需配置预应力索、中间支座负弯矩区域可以在钢底板上铺设混凝土加强底板、无腹板开裂问题和施工简易快捷等突出优点。文章结合(62+105+62) m公路钢底板和波形腹板连续组合梁桥方案设计,研究确定梁高变化和钢底板、波形钢腹板、混凝土桥面板等的厚度和预应力索配置。根据公路桥涵设计规范,利用Midas/Civil有限元软件,计算分析桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态在荷载组合作用下的应力、内力和变形,并进行结构验算。同时,将桥梁方案与原设计同等跨度与宽度的预应力混凝土连续梁桥方案进行性能、材料用量和施工特点等方面的比较,结果表明钢底板和波形腹板连续组合梁桥具有较大优势。     

施工阶段大跨径预应力混凝土刚构桥腹板开裂机理

进行了大跨径预应力混凝土刚构桥腹板开裂机理研究,基于弹性力学平面问题分析方法,推导了集中荷载作用下的板件应力函数表达式,绘制了不同受压边长与集中荷载长度比(d/a)下的横向应力曲线,拟合了集中荷载作用下构件的横向应力求解函数,构造了混凝土刚构桥腹板在预应力集中荷载作用下等效压力矩形的选取方法,并基于平面应力的表达式提出了在三维情况下沿预应力轴线的横向应力计算方法。通过建立某预应力混凝土刚构桥0~3#段实体有限元模型,分析施工过程中刚构桥混凝土腹板在不同等级预应力作用下的开裂情况。结果显示:有限元裂缝模拟与实桥腹板开裂范围一致,有限元应力分析结果下限值与推导的横向应力求解函数计算结果接近,变化趋势一致,印证了横向应力函数求解方法的正确性。     

波形钢腹板组合梁无黏结预应力筋应力增量研究

预应力波形钢腹板组合梁翼板内的无黏结预应力筋应力变化与梁上荷载之间存在显著的相关关系,因而无黏结预应力筋的应力增量可以通过截面配筋指标等相关参数建立回归公式。参数分析表明:对于受弯破坏的预应力波形钢腹板组合梁,影响翼板内无黏结预应力筋应力增量的主要参数为受拉翼板的钢筋屈服强度及配筋率、钢翼缘板屈服强度及面积、翼板混凝土强度以及混凝土翼板厚度与梁截面高度之比,而波形钢腹板的厚度及其屈服强度、预应力筋的初应力及预应力筋配筋面积、梁跨高比等参数影响很小。通过大量计算分析,建立了翼板内无黏结预应力筋应力增量与受拉翼板的钢筋屈服强度及钢翼缘板屈服强度的关系,并提出了预应力波形钢腹板组合梁屈服时预应力筋应力增量计算方法,计算结果精度较好。     

大跨度波形钢腹板PC组合梁桥设计与分析

波形钢腹板PC组合箱梁桥由于其上部结构较轻,当其应用于大跨度梁桥时往往具有良好的经济效益。文章结合某主跨130m变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥工程实例,介绍了大跨度波形钢腹板PC组合梁桥主梁结构、预应力体系、波形钢腹板设计、抗剪连接件的设计,并结合该桥特点,在主梁墩顶位置处建立了空间有限元模型,对该位置处的混凝土及波形钢腹板应力进行了分析,为波形钢腹板PC组合箱梁在大跨度梁桥中的应用提供一定的参考意义。     

箱梁竖向预应力损失影响机理及控制措施研究

混凝土箱梁桥腹板竖向预应力损失会造成腹板开裂。竖向预应力损失与施工工艺、机具、控制精度等因素有关。通过对预应力损失5个分项的计算分析,讨论各个分项对腹板竖向预应力损失的贡献值。采用有限元模型展开数值分析,研究了竖向预应力损失对箱梁各个部分的影响机理。得出以下结论:(1)对竖向预应力损失影响最大的是锚具变形和钢筋回缩损失,预应力筋与管道摩擦、混凝土弹性压缩、钢筋松弛、混凝土收缩徐变造成的竖向预应力损失较小;(2)在等截面箱梁中,梁高越小,竖向预应力损失对腹板的受力影响越大;在变截面箱梁中,竖向预应力损失对悬臂端部腹板受力影响较大,对悬臂根部影响较小;(3)竖向预应力控制的重点是优化张拉锚固机具,改进施工工艺。     

广州某波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥力学性能分析

广州某特大桥为波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥,由于该桥跨度较大,需对其力学性能进行系统分析,以期为今后波形钢腹板桥的应用提供参考。通过有限元软件MIDAS CIVIL建立了上部结构杆系模型,对主梁上下缘混凝土进行了受力计算。除此之外,波纹钢腹板进行了剪切破坏和剪切屈曲破坏验算,桩基进行了承载能力计算。结果表明,该特大桥结构设计合理,主梁混凝土受力符合规范要求,波形钢腹板不会发生剪切破坏及剪切屈曲破坏,并且桩基具有较大的安全系数。     

大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁裂缝成因分析及防治对策

对国内外大跨度预应力混凝土连续刚构桥在施工和运营中出现的各种类型裂缝进行了详尽的成因分析,包括腹板斜裂缝、底板横向裂缝、底板纵向裂缝以及横隔板裂缝等典型裂缝.以最常见的箱梁腹板斜裂缝和底板裂缝为例,通过力学分析,得到不使底板开裂的底板预应力钢束曲线半径、钢束定位成折线产生的转角以及合龙段高差的合理范围,提出了平衡每根底板纵向预应力钢筋产生的径向力所用箍筋间距与单肢箍筋截面积的关系式;从结构分析和竖向预应力短力筋的张拉工艺两个方面进行了讨论,指出竖向预应力的保证是关键,而无粘结预应力技术将成为确保竖向短力筋预应力实施的有效措施.     

塑性阶段波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量研究

为研究波形钢腹板组合梁受弯破坏过程中塑性阶段体外预应力增量变化的影响因素,开展了波形钢腹板组合梁的抗弯承载力破坏性模型试验,并建立波形钢腹板体外预应力有限元模型,基于试验数据结果与有限元理论值对比,验证数值模型的有效性,根据数值模型开展各参数对体外预应力增量的影响规律.研究结果表明:混凝土强度对体外预应力筋应力增量的影...     

波纹钢腹板预应力组合箱梁的质量控制

波纹钢腹板预应力组合箱梁是一种新型的桥梁结构形式,它是由混凝土顶底板、体外预应力筋和波纹钢腹板三者构成的组合结构。结构自重轻,抗震性能好,可以解决混凝土腹板开裂问题。本文结合工程实例,介绍波纹钢腹板的质量控制,保证波纹钢腹板预应力混凝土组合桥梁成功。     

新型预应力组合钢桁架的有限元参数化分析

连云港市某高层建筑结构,由于跨度较大,荷载较大,因此在长跨方向的主梁采用新型预应力钢桁架结构。预应力钢桁架结构上弦为组合梁,主梁跨度方向在下弦圆钢管内布置直线预应力筋,采用SAP2000对其中1榀钢桁架进行有限元参数化分析,研究腹杆截面、混凝土板厚度、预应力筋根数、预应力筋张拉控制应力以及桁架高度的变化对承载力和变形的影响,所得结论可供设计参考。     

三跨连续波形钢腹板箱梁桥力学特性研究

伴随着桥梁跨度的增加,减轻桥梁自重变得越来越重要。波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥作为一种新型钢混组合结构,它充分利用混凝土和波形钢腹板的材料优点,有效降低了自重,提高了桥梁的跨越能力。文章以某三跨连续波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥为工程背景,对波形钢腹板和预应力体系的构造特征进行了介绍,并且借助桥梁工程软件迈达斯对其进行建模,对该类桥梁的力学特性计算分析。主梁中混凝土顶板和底板主要承担弯矩,而波形腹板主要承受剪力。通过建立模型来模拟卫河大桥成桥后的受力状态,并进行了顶底板正应力验算,钢腹板剪切屈曲验算以及竖向挠度验算。     

预应力混凝土箱梁桥竖向预应力孔道漏灌浆对腹板截面开裂影响的研究

以两座预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,分析竖向预应力孔道对腹板截面的削弱.如果孔道漏灌会导致竖向预应力使用效果损失40%以上,竖向预应力孔道周边剪应力集中系数在1.6～1.7之间.在分析实桥的基础上,完成2片梁灌浆与不灌浆试验研究,试验表明在不灌浆情况下梁开裂荷载提前,箍筋应力增加明显,与理论分析一致.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.     

大跨径预应力混凝土箱梁桥设计中的几个问题

预应力混凝土箱梁桥以其良好的结构性能和简洁优美的外形,在世界各地得到了广泛应用。但近年来,一些大跨径预应力混凝土箱梁桥在运营一段时间后,普遍出现箱梁腹板开裂和跨中下挠等病害,这些病害影响了桥梁结构的使用性能和耐久性,而导致这些病害的原因还没有完全明确。针对这些病害,从箱梁纵向预应力设计、竖向预应力设计、竖向预应力损失、结构构造设计、箍筋配置、混凝土材料特性等方面对箱梁进行了研究分析,得出了一些具有实用价值的结论。重点比较了两种纵向预应力配束方案,结果表明,设置下弯束是抵抗腹板主拉应力过大的有效方式。对导致箱梁结构长期下挠的主要成因在机理上进行了解释,剪切变形与斜裂缝发展对薄壁箱梁的长期变形影响不可忽视,并对开展控制跨中长期下挠等方面的研究提出了建议。     

关于钢骨混凝土几个节点构造问题的研究

结合实际工程,详细介绍了钢骨混凝土结构施工中出现的梁柱交接处钢骨混凝土中的钢骨腹板穿孔、桁架柱局部构造箍筋无法绑扎、柱顶钢桁架预埋件及钢骨与混凝土共同工作等问题,并指出了其处理方法。