橡胶混凝土在桥面铺装隔热技术中的应用

为了降低混凝土箱梁日照温度效应,调查了橡胶粉作为桥面铺装隔热材料的可行性,开展了橡胶混凝土导热性能、强度及施工工艺试验,通过实例分析推出了橡胶粉桥面铺装对混凝土箱梁日照温度效应的减控幅度。结果表明：调整桥面铺装的材料组成,是降低混凝土箱梁日照温度效应的最有效措施;混凝土铺装做成100 mm厚、4％掺量的橡胶混凝土铺装时,温度效应减控幅度为16％;沥青混凝土铺装下层做成50 mm厚、4％掺量的橡胶混凝土铺装时,温度效应减控幅度为28.5％;橡胶粉在桥面铺装中采用4％掺量、无机盐处理工艺,桥面铺装综合性能最好。因此,4％掺量的橡胶粉应用在桥面铺装中,能够实现桥面铺装的隔热性能,降低混凝土箱梁的日照温度效应。     

改善钢桥面铺装层高温作用的有效措施

为了降低钢桥面铺装层内较高的温度,提高铺装材料使用性能,推迟桥面的早期破坏.采用有限元手段,以傅里叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供的气象资料,对开放式钢箱梁及封闭式钢箱梁铺装层的温度场进行研究.结果表明:开放式箱梁可以降低桥面铺装层温度,降低高温持续作用时间,改变桥面铺装层高温的作用位置.     

混凝土箱梁早期温度测试与分析

通过对长沙中低速磁浮混凝土箱梁水化热阶段温度分布的连续观测,研究了夏季和冬季两种外界环境温度下混凝土箱梁水化热温度场的时变规律,并提出适用于不同外界环境温度条件下的混凝土箱梁水化热温度荷载模式.结果表明:混凝土箱梁在早期温度变化期间会经历4～6d的温度升高和降低的阶段,并在混凝土浇注后的1～2d内达到其峰值温度.冬季与夏季相比,其箱梁水化热温度的升、降温速率、峰值温度以及水化热持续时间较短.在箱梁跨中截面顶板和底板厚度方向上,内表面测点温度均高于外表面测点温度,其温度峰值相差约3.1℃和5.2℃.在箱梁顶板和底板横向方向上,位于两侧的测点温度均明显低于位于顶板或底板中间的测点温度,温度峰值相差约8℃,平均温度相差5.4℃.通过实测箱梁内外温度,发现其内外温差最大值达到18.4℃,出现的时刻为混凝土浇注后的第49h.混凝土箱梁的水化热温度荷载模式与外界环境温度有关,但均可采用物理意义相同的正弦函数拟合.     

预防连续箱梁施工裂缝的温度监测与有限元分析

研究混凝土浇筑初期内部温度应力不均匀分布特征和预防温度裂缝的有效措施,以西安至铜川高速公路渭河特大桥某0＃箱梁为研究对象,以MIDAS／FEA(multitier distributed applications services／finite element analysis)有限元分析软件为计算平台,采用有限单元法对施工期混凝土水化热温度场进行了数值模拟计算,分析了3种不同防裂工程措施的理论效果,并结合温度监测进行了工程措施的优化。结果表明:混凝土浇筑52h左右内部温升达到高峰,有无冷却水管的箱梁内部最高温度温差在10℃左右,在内外温差20℃左右时拆除模板时机较为恰当;箱梁腹板与横隔板交界处温度应力集中,设置冷却水管改善温度应力分布效果明显。与其他研究结果相比,采取温度监测与有限元计算全过程动态分析方法优化防裂工程措施效果较好。     

钢-混凝土组合箱梁底板局部屈曲失稳分析

针对钢-混凝土组合箱梁负弯矩区底板在受压状态下的力学性能,建立箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算模型.通过对一般箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算和对箱梁底板焊接栓钉并浇筑一定厚度的混凝土板的局部稳定性的计算进行对比分析.结果表明:在受压状态下现浇混凝土板可以有效防止发生局部屈曲失稳,降低箱梁底板的应力,提高弯矩区混凝土梁的极限承载能力.     

改善钢桥桥面铺装层高温作用的有效措施的研究

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果能够降低铺装层温度,改善铺装层内高温条件,便能提高材料使用性能,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对开放式钢箱梁及封闭式钢箱梁的铺装层温度场进行了模拟研究。研究后发现,开放式箱梁可以降低桥面铺装层温度,降低桥面铺装层高温（指50℃以上的高温）持续作用时间,改变桥面铺装层高温的作用位置。因此可以得出结论：开放式钢箱梁,能够改变桥面铺装层温度分布状态,降低桥面温度,从而提高铺装层与钢板间粘结材料的粘结性能,提高桥面铺装材料的抗车辙能力,进而推迟钢桥桥面铺装层早期破坏发生,提高桥面铺装层的使用寿命。     

高温作用下高强度混凝土力学性能及分形维数试验研究

为了研究不同温度作用下高强度混凝土的力学性能弱化机理,对不同温度作用下的混凝土进行了单轴压缩试验,并结合单轴压缩作用下不同温度混凝土的分形维数,分析了高温对混凝土的损伤程度.结果表明:(1)随着温度的升高,高强混凝土的抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐增大,弹性模量逐渐减小;(2)随着温度升高,高强混凝土的分形维数逐渐增大,破坏程度越来越严重;(3)200℃时,高强度混凝土脱去自由水导致强度降低,400℃时,高强度混凝土内部结合水脱离导致抗压强度降低,600℃时,高强度混凝土内部骨料之间产生滑移导致抗压强度降低,800℃时,高强度混凝土疏松,内部损伤严重导致抗压强度降低.     

非稳对流模式下混凝土箱梁内生热场与计算方法

针对高墩混凝土箱梁墩顶块水化热温度场分布状况,考虑风速的影响,建立了非稳定对流热传导模式,利用有限元程序对8种风况的混凝土箱梁水化热温度场进行分析,总结了非稳定对流模式下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场的分布规律,利用MATLAB分布拟合温度峰值和温差峰值随风速变化的计算公式.研究结果表明:非稳定计算模式适合计算高墩混凝土箱梁墩顶块的水化热温度场;水化热温升效应明显、衰减缓慢、约48 h达到温度峰值;风速影响各个时间点的水化热温度数值,然对其变化趋势无影响,风速对温升影响小,对温度的衰减影响大;随着风速的增大,水化热温度衰减趋势逐渐降低,薄厚差异明显的结构温度衰减具有阶跃现象;当风速较大时,温度衰减变化幅度减小,有靠拢之趋势;风速对温差峰值的影响与风速对温度峰值的影响呈相反趋势;温差64 h左右达到峰值、其值约24℃;减小风速,有利于控制温差,旨在达到控制温度应力的目的.     

大跨径混凝土箱梁桥有效温度与应变的实测分析

基于苏通大桥辅助航道桥运营期两年内实测的温度、气象和应变数据,对混凝土箱梁的有效温度与应变进行了分析。结果表明:箱梁的尺寸越小,有效温度变化的范围越大,设计基准期为100年的墩顶梁和跨中箱梁的有效温度范围分别为(-4.3℃,37.3℃)和(-6.1℃,42.2℃);大气前3天的最高(低)平均温度与箱梁有效温度的相关性系数高达0.97,通过回归分析得到的箱梁有效温度与大气前3天平均最高(低)温度的关系式,可用来对箱梁有效温度进行预测。最后提出了修正混凝土收缩、徐变效应的方法,并使用箱梁有效温度对主墩墩底混凝土的竖向相对应变和支座截面箱梁顶板混凝土的纵向相对应变进行了预测。     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明：均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7％,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9％～28.1％,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0％。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

大跨度斜拉桥双边箱梁剪力滞效应研究

为明确宽幅薄壁双边箱梁斜拉桥在最大悬臂施工阶段主要荷载对剪力滞效应的影响,以某斜拉桥为研究对象,采用有限元方法计算分析了混凝土双边箱梁截面在不同荷载单独作用及组合作用下的剪力滞效应。分析表明,自重作用下,距离塔根越近,箱梁剪力滞效应越明显;斜拉索索力对主梁剪力滞效应影响规律与自重类似;纵向预应力作用下,全桥剪力滞效应不明显;通过调整纵向预应力及斜拉索索力参数,可以优化双边箱梁的剪力滞效应。     

温度荷载作用下连续变截面钢箱梁剪力滞效应研究

钢箱梁桥以其良好的结构受力性能在现代桥梁结构中得到广泛的应用,在施工阶段或在运营阶段,箱梁上均存在由温度引起应力过大的现象．采用空间有限元法对大跨连续钢箱梁桥在温度荷载作用及自重作用下的剪力滞效应进行了详细的分析,得出箱梁在温度荷载作用下剪力滞效应的一般规律和初步结论,为掌握该类型结构在温度荷载下的力学特性提供了参考     

PC连续箱梁桥裂缝控制研究

结合两座实桥的裂缝观测和有限元分析的结果，研究了大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁桥的抗裂性能，首先，对引起箱梁开裂的主要因素如纵向预应力束布置方式，竖向预应力大小，温度梯度模式等进行了敏感性分析，从预应力筋布置、温度梯度模式的选取、混凝土拉压应力的限值、非预应力筋的设置等几方面提出了抗裂设计改进建议，并指出目前用于箱梁计算的平面杆系理论和空间梁格理论的局限和不足，其次，在分析常见结构性裂缝及其成因的基础上，建议在腹板中加强配制斜筋和箍筋的措施来防治腹板斜裂缝，最后，认为纵向预应力束布置方式和竖向预应力大小对箱梁腹板斜裂缝的控制和开展起着主要的作用，现行计划支座附近温度应力偏于不安全，腹板箍筋应考虑竖向应力影响。     

箱梁混凝土应力及有限元分析

针对箱梁混凝土开裂问题,分析了我国混凝土箱梁设计方法的不足,探讨了箱梁混凝土控制应力的取值方法.结合工程实例,应用有限元方法对施工阶段的箱梁模型进行了理论分析研究,并将监测断面上各测点的计算结果与实测结果进行了对比分析,从而保证了箱梁使用质量,有效地控制箱梁裂缝的产生.     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

曲线箱梁桥均匀温度变化效应分析

温度荷载的作用是造成曲线箱梁桥工程问题的主要原因之一。文章运用曲线梁桥的微分方程,详细分析了混凝土曲线箱梁在均匀温度荷载作用下的效应,推导出了单跨曲线箱梁在径向受到约束时受均匀温度荷载作用产生的支反力及内力计算公式,并利用公式及有限元软件进行实例计算,验证了公式的准确性,得出了曲线箱梁桥在均匀温度荷载作用下,径向反力的大小与桥梁半径的二次方呈反比例关系,与桥梁的刚度、轴线圆心角呈正比例关系,即桥梁的半径越小,桥梁越宽,圆心角越大,桥梁的径向反力越大的结论,为解决曲线箱梁在均匀温度荷载作用下的工程问题提供理论支持。