不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

混凝土矮塔斜拉桥主梁辐射温差效应的敏感性分析

以混凝土矮塔斜拉桥为例,简述了主梁辐射温差效应的计算原理。结合国内外桥梁设计规范中有关温度梯度曲线的特点,分析了不同温度梯度函数对主梁应力及索力大小影响的敏感性,对比分析了不同温度梯度曲线对结构受力状态的影响。     

用于结构状态判别的PC斜拉桥温度效应

温度效应对PC斜拉桥的结构状态判别至关重要。以天津永和大桥的维修为工程背景,分析了PC斜拉桥的温度效应,包括体系温差、索梁温差、主梁温度梯度、索塔温度梯度等对桥面线形、塔顶偏位、索力的影响。根据永和大桥前后2次维修的实测数据,验证了基于现行规范的PC斜拉桥温度效应分析方法的有效性,给出了结构状态判别中温度效应修正的方法和步骤。结果表明,体系温差和索塔温度梯度对塔顶偏位的影响较大,而索梁温差是影响主梁竖向变位的主要因素。尽管运营多年的旧桥结构的刚度退化可能会导致计算结果与相应的实测值出现一定的误差,但将基于现行规范的温度效应计算结果用于既有PC斜拉桥的结构状态判别基本上是可行的,可供同类型桥梁维修设计及施工控制参考。     

国内外规范的混凝土桥梁截面竖向温度梯度模式比较

收集整理了国内外桥梁设计规范的混凝土桥梁截面竖向温度梯度模式,通过具体算例对这些模式的温度效应进行了比较,并采用有限元方法对该算例的温度效应进行了时程分析。分析结果表明:不同温度梯度模式下的应力分布具有一定相似性,温度基数的取值对温度作用效应有较大影响,对于温度应力及温度挠度的计算是否可采用同一梯度模式,值得进一步研究。     

混凝土箱梁日照温度效应研究

以衢宁铁路某大桥为工程背景,进行箱梁温度场及温度应力现场测试,总结箱梁顶板、底板和腹板的温度分布规律,拟合出适合该桥的箱梁竖向、横向温度梯度模式,并采用拟合的箱梁温度梯度模式分析箱梁日照温度应力,与实测温度应力对比,验证其准确性和适用性。结果表明:箱梁底板存在明显的呈非线性分布的竖向温差,在进行竖向温度梯度拟合时不能忽略;拟合的箱梁横向温度梯度模式考虑两侧腹板的横向温差,与箱梁实测横向温差分布更接近;考虑箱梁竖向和横向温差共同作用下的温度应力计算结果与实测温度应力吻合更好,在分析箱梁日照温度效应时,不能忽略箱梁的横向温差作用。     

连续T构箱梁桥竖向降温模式的试验研究

以黑龙江省三股线高架桥的实测温度数据为依据,对竖向温度梯度的变化规律进行了研究,得出了该桥的竖向降温模式,并对本文研究的降温模式和公路桥规规定的竖向降温模式产生的温度自应力及外约束应力进行了计算与对比分析。分析结果为今后该地区桥梁的设计和施工提供了理论依据。     

大跨度预应力混凝土连续箱梁桥横截面温度效应分析

我国铁路规范中对于混凝土箱梁横截面温差分布已进行了规定,并给出了相应的温度应力计算公式,但公式中参数取值适用性和计算的温度应力是否准确还有待考证。今根据某座铁路预应力混凝土连续梁桥横截面现场长期温度实测数据,按照最小二乘法拟合得出该桥横截面竖向温差曲线表达式,并对实测温度工况应力状态进行了规范公式计算和有限元计算对比分析。结果表明,规范中给出的计算公式中参数取值与实测结果拟合的参数有一定的出入,按规范公式计算的温度应力与有限元计算的温度应力也有一定的差距。因此我国铁路规范中的混凝土箱梁横截面温差分布和计算公式有待进一步修正。     

混凝土连续刚构桥主梁在温度梯度下结构效应研究

为研究温度梯度对混凝土连续刚构桥主梁应力和变形的影响,文章以某一跨径为(90+150+90)m的混凝土连续刚构桥为工程背景,通过建立该桥有限元模型,采用对比分析法,分别研究了只考虑竖向温度梯度与同时考虑竖向及横向的组合温度梯度在施工各关键阶段及运营阶段对刚构桥主梁的应力及变形的影响规律。研究结果表明:竖向温度梯度作用会使主梁截面应力及纵桥向与竖桥向位移发生显著变化;横向温度梯度作用主要对箱梁截面起受压作用,并且主要对主梁横向位移产生贡献;温度梯度作用在施工阶段对主梁造成的影响不亚于在成桥阶段对主梁的影响并且影响甚至会更大,在设计和施工阶段要合理考虑竖向及横向温度梯度作用。     

主跨150m矮塔斜拉桥设计要点分析

文山路桥主桥为(90+150+90)m矮塔斜拉桥,主桥全长330m,为塔梁固结体系部分斜拉桥体系。主梁为预应力混凝土大悬臂整体断面箱梁,主塔采用"人"字形混凝土桥塔,塔高33m,全桥共设14对斜拉索。文章介绍全桥方案设计,并利用桥梁博士软件建立全桥有限元计算模型,计算结果表明各项指标均满足规范要求,可为同类桥梁提供参考依据。     

不同结构体系下大跨三塔斜拉桥地震响应研究

为研究大跨度三塔斜拉桥采用不同结构体系时的地震响应,以某主跨616m的三塔斜拉桥为工程背景开展地震响应分析。通过有限元软件ANSYS,分别建立漂浮体系、支承体系和刚构体系3种结构体系的全桥空间有限元模型,采用桥位处纵、横及竖向人工加速度时程曲线为地震激励,通过非线性动力时程分析得到不同结构体系下桥梁位移及内力响应。综合主塔塔顶位移、主梁跨中位移及塔底内力对该桥不同结构体系方案进行对比研究。计算结果表明:不同结构体系对3塔斜拉桥构件的地震响应的影响不同,支承体系比较有利于大桥的结构抗震。     

高寒地区组合梁斜拉桥施工阶段温度效应研究

以青海地区主跨560 m的海黄大桥为依托工程,基于桥位附近气象站近5年气象数据,采用热传导原理对海黄大桥的钢梁、混凝土桥面板、斜拉索和桥塔温度场进行模拟,提取并分析了不同部件温度作用。基于此,采用杆系模型计算了组合梁斜拉桥在最大双悬臂和最大单悬臂2个关键工况下的温度效应。结合施工误差控制范围,给出了各部件施工控制的最佳时间段。研究结果表明:不同季节太阳辐射作用下,钢梁、桥面板、斜拉索和桥塔的有效温度和等效竖向线性温差变化规律相似,但数值相差较大,夏季最高,冬季最低; 部件温差较大,混凝土桥面板与与斜拉索最大温差为10.8 ℃,在斜拉桥设计细则规定的范围内; 拉索与主塔的最大温差为10.2 ℃,大于规范建议的温差值; 组合梁的等效竖向线性温差可达14.9 ℃,超过中国规范取值; 温度作用下,主梁位移日变化最大可达87 mm,主梁标高控制宜在19:00—6:00进行; 塔顶偏位可达54 mm,塔顶偏位监测宜选择凌晨2:00—10:00; 索力变化值达施工控制索力的4.4%,在施工控制中应当避开8:00—20:00; 在海黄大桥施工控制过程中,充分考虑了温度作用的影响,取得了良好的施工控制效果。     

无背索斜拉桥的概念、设计与施工

长沙市洪山大桥是一座无背索斜拉桥,该类型桥梁的受力特性与常规斜拉桥有较大的不同,造成其设计和施工的特殊性。归纳国内外已建和在建的无背索斜拉桥的一般情况,详细论述其塔梁平衡关系和索、塔倾角的取用准则,根据优化塔、索造价和降低塔重偏差对塔身受力的影响来可以得到塔的合理倾角。进一步介绍洪山大桥的主梁类型和截面型式、若干构造细节和施工过程,分析研究表明钢-混凝土组合脊骨梁更能够适应无背索斜拉桥的受力特点,并具有造价和技术优势;主跨两端特殊的构造设计可以保证塔梁结合部和主跨-辅助跨过渡段的传力平顺;施工中采用桥面预压工艺可以有效改善桥面板横桥向受力状态。     

大跨连续刚构预应力混凝土箱梁温度效应分析

介绍了大跨连续刚构预应力混凝土箱梁在两种温度场下温度效应,重点分析非线性温度梯度下混凝土箱梁的温度效应,通过对比实测和JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范的温度梯度模式,指出规范的温度梯度模式不足,提出了预防连续刚构箱梁温度效应的措施。     

混凝土连续刚构桥温度作用有限元分析

本文通过建立混凝土连续刚构桥有限元模型,结合工程实例,分析了不同温度梯度模式下温度对成桥阶段受力的影响。研究结果表明:成桥后梯度升温在主梁下缘引起较大的拉升,它与混凝土张拉预应力筋引起的二次应力相组合,将产生较大的拉应力,降低主梁截面的抗裂性能,增大预应力的应力损失计算结果显示,按照我国公路桥梁规范(JTJ023-85)建立的温度梯度模型所引起的连续刚构桥的应力及位移值与实测值相比均偏小,这就预示着按照JTJ023-85设计施工的混凝土连续刚构桥,由于设计时对日照温差的影响考虑不足可能造成运营时出现实际应力过大而引起混凝土箱梁开裂或跨中下挠过大的问题。研究结果为预应力混凝土连续刚构桥的设计及优化提供了一定的参考依据。     

针形独塔斜拉桥结构特性的分析

上海蕴藻浜大桥主桥由于建筑景观要求而采用针形独塔斜拉桥方案。斜拉桥主塔塔底和主墩采用铰接的连接方式使结构性能变得复杂,而具有不同于一般斜拉桥结构设计的特点。以主梁梁高为参数,分析了拉索索力、主塔应力、主梁应力与位移、主桥颤振风速等结构要素的变化趋势,得到一些有助于主桥结构设计的建议。     

考虑竖向和横向温度梯度的桥梁温度应力分析

以三跨先简支后连续小箱梁桥为研究对象,考虑温度场随竖向和横向的变化,采用ANSYS建立空间模型,分析计算了作用短期效应组合应力,重点分析了温度应力对其控制组合应力的影响。结果表明温度梯度将引起较大的横向和竖向拉应力,从而降低主梁截面抗裂性能。因此,实际设计时应对竖向和横向温度梯度引起重视。     

武汉大道金桥主桥的设计

为探索跨铁路站场大型变宽斜拉桥的结构特点及其关健技术,对武汉大道金桥的设计和计算分析过程进行了总结。金桥为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥,跨径组合为（138＋81＋41）m,桥面宽39-49.9 m,塔、墩、梁固结体系;主梁采用双边箱梁截面,桥塔为混凝土结构、高79.0 m,斜拉索采用扇形空间索面布置。结构分析采用有限元软件 MIDAS进行总体受力分析,并采用 ANSYS对桥塔锚索区顶部三个节段进行局部受力性能分析和优化,通过试验及计算对该桥的抗震及抗风性能开展了专题研究。结果表明该桥的强度、刚度等各项检算值均满足规范要求。     

景观斜拉桥钢混组合索塔研究及设计

钢混组合索塔斜拉桥在景观桥梁及大跨度桥梁中运用非常广泛,而钢混结合段作为索塔传力的核心构件,其结构设计及连接方式对全桥结构安全极为重要。在总结前人研究成果的基础上,以府保黄河三桥为例,针对景观斜拉桥钢混组合索塔的构造及性能进行分析,为今后类似桥梁设计提供有益参考。