超宽预应力混凝土箱梁横向受力分析_吕为

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温度场作用下大跨混凝土箱梁横向分析

温度场作用下大跨混凝土箱梁横向分析

总第252期 2012年第3期 交通科技 Transportation Science&Technology Serial No.252 No.3 June.2012 

温度场作用下大跨混凝土箱梁横向分析 

李 靖 ’J 

(中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉430063) 

摘要 为研究温度效应对大跨度混凝土结构受力的影响,结合某铁路特大桥实际工程,建立了 混凝土箱梁的热一结构耦合分析三维有限元模型,分析了在温度场作用下混凝土箱梁的应力分布规 律以及温度场变化对横向分析结果带来的影响。 关键词 间接法温度场温度效应耦合分析热传导分析 

对于超静定体系的大跨度预应力混凝土箱梁 桥,日照寒潮产生的温度应力在横向应力中占有 很大的比重。由于混凝土的导热性较差,且内外 

温度变化速度不一致,混凝土内部易形成不均匀、 

非定常温度场以及较大的温度梯度L1],进而产生 

较大的温度应力。为了反映构成梁的各构件在不 均匀温度场作用下的复杂应力状态,采用空间三 

维实体单元对主梁进行热一结构耦合分析,对把握 主梁各构件的真实受力状态以及横向应力分布规 

律有着现实意义。 一c p『_ +磐8y+ ]一n 。 一1一—r——— —t_——— I==,,\,一H a La 。‘ 。。a 。J “ 

0 l r—Oo(z,Y,z, ) (1) 式中:r为第一类边界条件,给定物体表面温度随 时间变化的关系;Oo为给定边界温度;a为表面传 

热, 为拉普拉斯运算符号, 为导热系数;c、P 

为混凝土的比热容、密度。 

热一结构耦合分析模拟日照、寒潮温度变化带 来的影响时,需完成2种分析过程的单元转换,对 应情况是:solid45-- ̄solid70;solid95-- ̄solid90 L3]。 

1 热一结构耦合分析理论及方法 2 工程概况及有限元模型 

对大体积混凝土进行热一结构耦合分析时,有 

不同的计算方法,比较常用的有顺序耦合法和直 接耦合法_2],对应于每一种耦合法又可以选用间 

鱼腹式箱梁横向受力的数值分析

鱼腹式箱梁横向受力的数值分析

26 桥梁结构 城市道桥与防洪 2007年1月第1期 

鱼腹式箱梁横向受力的数值分析 

张慧 .贡力 .刘泾堂 (1.兰州交通大学,甘肃兰州730070;2.甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司,甘肃兰州730030) 

摘要:介绍了箱梁横向受力的解析法与有限元分析法的特点。结合工程实例,对预应力混凝土鱼腹式连续箱梁的横向受力进行数 值模拟.通过多工况计算分析.找出了最不利荷载分布模式,得到了各工况应力、内力以及裂缝开展的规律。计算表明,若桥面板横 向不配置预应力钢束,则可能导致箱梁横向开裂,且裂缝超过规范容许值,从而影响整体结构的耐久性,该文计算方法是桥梁纵向 设计计算的必要补充,所提出的合理化建议已被采纳,经试验及工程实践验证取得了良好的效果。 关键词:鱼腹式箱梁;横向二次内力;数值模拟;预应力 中图分类号:U441 文献标识码:A 文章编号:1009—7716(2o07)0l—o026一O5 

0前言 

鱼腹式箱梁,又称为流线型箱梁。在国外,早 

在1966年,英国一座跨度为988 m的Serven桥上 

就首次采用了这种流线型扁平钢箱梁技术…。作 为一种新型的结构形式,鱼腹式箱梁除了具有普 

通箱梁在抗扭、抗弯上的优势以外,其边腹板的流 

线型设计使得它较之普通箱梁,风载体型系数更 

低,特别是满足了大跨度桥梁对于抗风性能的要 

求【 。 f 国内对鱼腹式箱梁的认识,始于90年代初, 

但发展迅速。目前我国已经在十余座大跨度桥梁 

的设计中采用了该项技术,一些跨径不大的城市 

高架道路桥中也相继开始引入。但有关鱼腹式箱 梁的结构分析却鲜有报道。 

对于箱梁结构,设计中通常的做法是在计算 

时使用横向分布系数分析结构的空间效【31,再按 

最不利荷载对梁体进行设计计算和配筋,对横向 

应力则往往是根据工程经验估计配筋或进行简化 

收稿日期:2006—08—30 作者简介:张慧(1979一),女,甘肃兰州人,助教,从事桥梁结 构教学研究工作。 的闭合框架分析I2】。对于鱼腹式箱梁结构而言,其 边腹板为曲面,结构的受力相当复杂。特别是当箱 

预应力混凝土弧形底宽箱梁受力及构造特点研究

预应力混凝土弧形底宽箱梁受力及构造特点研究

中环线论文集 中国市篮Z程 CHINA MUNICIPAL ENGINEERING ・设计与研究篇・ 预应力混凝土弧形底宽箱梁受力及构造特点研究 沈桂平 (上海中环线建设发展有限公司,上海200072) 摘要:通过空间及平面有限元计算分析,研究了弧形底箱梁结构的纵横向受力特点,分析了宽跨比较大的弧形底单箱 多室箱梁的构造特点,得出了箱梁纵横向受力的一些规律。这些规律为宽跨比较大的弧形底大箱梁设计提供依据。 关键词:研究;箱梁设计;弧形底宽箱梁;空间分析;中环线(浦西段);快速路 中图分类号:U448.213 文献标识码:A 文章编号:1004-4655(2007)Sl一0056-04 已经建成通车的上海中环线(浦西段)高架工 程果用预应力混凝土弧形底箱梁,有较好的视觉效 果 得到市民的广泛赞扬,取得了良好的景观和社 会经济效应。在中环线工程中,部分标段预应力混 凝土弧形底箱梁的标准段宽度达到了30.5 m。从国 内外的文献资料看,在已建的城市高架道路中,对 于这种高架宽梁以往常用多片梁或少室宽翼缘的箱 梁。对于多片梁和少室宽翼缘的箱梁结构,已经进 行了深入的研究。但预应力混凝土弧形底宽箱梁的 构造和结构受力有其自身的特点。本文对弧形底宽 箱梁从结构的构造特点、纵横向受力特点以及各部 分构造对结构受力的影响等几方面进行了探讨分析。 1 工程概述 中环线工程建设中高架桥梁结构大量采用弧形 底预应力混凝土连续箱梁结构型式,纵桥向以三跨 连续梁为主。其中部分标段整体式箱梁采用单箱六 室的弧形底箱形截面,桥面为双向行驶8车道,宽度 达到30.5 m,截面高度设计为2.6 in,见图l。下部结 构均采用Y形桥墩。 

图1 冤30.5 m整幅式弧形底箱粱跨中横断面 本文以跨径布置30 m+30 m+30 m三跨连续箱梁为 研究对象,计算分析宽跨比较大的弧形底箱梁结构的 构造特点和受力特点,研究其构造对结构受力的影响。 2弧形底单箱多室连续梁桥受力特点 2.1空间分析模型 本文模型中全桥按跨中截面进行等截面布置。 考虑结构的对称性,纵桥向取1/2结构模型进行计算 收稿日期:2007—05—15 56 分析。图2所示为桥面宽度30.5 m弧形底三跨连续 箱梁三维实体单元(ANSYS)计算模型图。 

预应力混凝土连续箱梁桥的空间分析

预应力混凝土连续箱梁桥的空间分析

2011年9月第9期 城市道桥与防洪 桥梁结构 57 

预应力混凝土连续箱梁桥的空间分析 

王战国 (宁波杭州湾新区开发建设有限公司,浙江宁波315000) 

摘要:采用有限元法对一座三跨预应力混凝土连续箱梁桥进行了空间分析,静载及动载试验测试结果表明模型的正确性, 并对主梁三个测试截面的剪力滞效应进行了研究。试验中发现跨中截面箱梁底板出现了众多的纵向裂缝,研究发现全桥纵向 力筋配置过多,泊松比效应明显,而设计中未采用横向预力筋,横向应力过大是造成底板混凝土开裂的主要原因,而在相应位 置增加横隔板可以显著提高横向抗弯刚度。对同类桥的设计具有参考价值。 关键词:预应力混凝土连续梁;有限元法;剪力滞;纵向裂缝 中图分类号:U448.21 3 文献标识码:A 文章编号:1009—7716(2011)09—0057—03 

0前言 

预应力混凝土连续箱梁桥具有变形小,结构 

刚度好,行车平顺舒适,伸缩缝少,抗震能力强等 优点在桥梁建设上得到了广泛的应用【”。但薄壁 

箱形结构的空间受力十分复杂,而在现有的设计 中认为连续梁桥已发展成熟,理论计算中多采用 

平面分析方法,而忽视了对桥梁横向受力分析,而 

且不能考虑箱梁剪力滞效应的影响。同时用平面 

分析计算时对预应力钢筋的处理与实际情况偏差 较大,箱梁板壁越薄、跨度越大这种简化引起的误 

差也会越大。近年来随着预应力混凝土箱形梁桥 

的大量应用,发现很多的预应力混凝土连续箱梁 

桥出现了纵向裂缝,对箱形梁桥出现裂缝的问题 

也做了很多研究,发表了不少文章[2][3】。但大多是 

对裂缝产生原因的感性分析,对于桥梁的受力分 

析缺乏全面详细的了解,因此有必要对预应力混 

凝土连续箱梁桥进行空间分析。 

本文以一座典型的三跨预应力混凝土连续梁 

桥为实例,建立三维有限元模型,并结合该桥的荷 

载试验,对预应力连续梁桥的空间状况进行了全 

面分析。并重点对荷载试验中箱梁底板出现的大 

量纵向裂缝进行研究,得到了一些有价值的结论。 

预应力混凝土箱梁温度应力分析

预应力混凝土箱梁温度应力分析

低温建筑技术 2013年第3期(总第177期) 

预应力混凝土箱梁温度应力分析 

王丕祥,霍健 

(东北林业大学。哈尔滨150040) 

【摘要】指出了温度应力的种类及温度对于悬臂施工应力的影响,通过对浇筑完成粱段根部传感器实测 

温度及应变值的测读、比较,得到应力变化与温度变化之间的对应关系,对实测应变值进行精确修正,在此基础 上,根据实验室测得的各项参数,输入有限元计算软件中,得到应力理论计算值,对比修正应力值与理论值的差 

异,确定温度修正的准确性。根据文中提出的温度应力修正方法,所得理论值与修正值变化趋势基本一致,可以 

为工程应用提供依据。 

【关键词】 预应力箱梁;温度应力;有限元;施工控制 

【中图分类号】TU378.2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)03—0080—03 

预应力混凝土连续梁桥,因其施工技术成熟、适应性 

强,近年来被广泛采用。采用箱形截面,使桥梁的跨越能力 

大大增加,目前在40~150m范围内,预应力混凝土连续箱 

梁占主导地位_l0]。跨径的不断增大,对施工技术水平要求 

更高的同时,对于确保工程质量也是个很大的挑战。因此 

在桥梁施工过程中进行应力监控是必要的。 

本文中桥梁桥位区属于南亚热带季风气候,年平均气 

温21.80℃,极端最高气温38.7℃,温度对施工应力监控的 

影响不容小觑。应力监测作为施工监控的主要手段,为分 

析计算提供第一手数据。对监测所得应力数据必须进行修 

正,否则不能很好的反映实际情况。 

1 温度对监控应力的影响 桥梁结构因外界条件变化而引起的温度效应主要有两 

大类:年温差效应和局部温差效应。前者是指常年缓慢变 

化的年气温差,它主要是导致桥梁各截面的均匀温升或温 

降、伸长或缩短,当上述位移受到约束时,结构将产生温度 次内力;后者多由于日照辐射或骤然降温所引起,它的传热 

方式在各截面上分布是不均匀的、非线性的,由于截面非线 

性温度胀缩与平截面变形间的差异,导致桥梁截面上产生 

分析预应力混凝土连续弯梁桥的受力特点

分析预应力混凝土连续弯梁桥的受力特点

分析预应力混凝土连续弯梁桥的受力特点

一、预应力混凝土连续弯梁桥受力特点

平面弯曲的曲线梁桥又称弯梁桥,它的受力特点主要有以下三点:

第一,在外荷载作用下,梁截面内产生弯矩的同时,必然伴随产生“弯扭耦合”,即所称的“弯—扭”耦合作用。

第二,在结构自重作用下,除支点截面以外,弯梁桥外边缘的挠度一般大于内边缘的挠度,而且曲线半径越小,这种差异越严重。

第三,对于两端均有抗扭支座的弯梁桥,其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧,曲率半径R较小时,内弧侧还可能出现负反力。

产生这些现象的原因可以从以下两个方面解释:

1.荷载因素

(1)体积重心的偏心

以等厚度矩形截面实心板为例,当在桥中心轴线上截取单位弧长,再从弯曲中心O引出两根辐射线与该弧长两端相连,便构成两个扇形截面。由于外弧侧的扇形截面面积大于内弧侧面积,全截面的体积重心将偏离轴线向外弧一侧,其偏心距离为e。这就是说,即使桥面上为均布荷载,对梁弯桥的作用也可分解为一个作用于桥中心线的垂直分力和向外弧側倾翻的扭矩。

(2)桥面横坡的影响

梁弯桥桥面常设置横向坡度,其铺装层在外弧侧的厚度大于内弧侧的厚度,工程上称之路面超高,这样更加大了体积偏心。当然,在设计上可以将桥跨结构斜置,使桥面铺装作为等厚度的,以减小恒载偏心。

(3)车辆行驶时的离心力

车辆在桥面上行驶时,除了轴重的垂直力PV外,还有指向外弧侧且离桥面高度大约1.2m的离心力,该力也要对结构产生向外倾翻的扭矩。

2.力的平衡条件 由图1可以看出,对于两端具有抗扭支座的单跨弯梁桥,当跨中C点有集中力P作用时,由于A、B、C三点不在同一直线上,且荷载点C距AB连线的垂距为e,故支点除支反力RA和RB外,还有支点的反力扭矩TA和TB。因此,在桥跨内每个截面上除了弯矩以外,还产生扭矩,曲率半径越小,此扭矩值越大。如果将每个支点反力和反力扭矩先进行分解再合成,便会出现外侧支座反力大,内侧支座反力小甚至为负反力现象,这些都是和直桥的最大差别。

预应力混凝土连续曲线箱梁桥的支座反力研究

龙源期刊网

预应力混凝土连续曲线箱梁桥的支座反力研究

作者:陆清玉

来源:《海峡科学》2010年第03期

[摘要]采用通用有限元程序建立了混凝土连续曲线箱梁的空间受力模型,对福州市湾边互通立交工程中一联曲线箱梁桥的支座反力进行了计算,探讨了其在自重状态下和考虑预应力状态下的支座反力分布,并对支座的合理布置提出了建议。

[关键词]预应力箱梁桥支座反力

1前言

城市立交桥和高速公路的匝道工程由于使用功能要求和用地的限制,较多的采用空间曲线的结构形式。预应力混凝土箱梁结构受力的整体性,以及其抗弯抗扭性能均较好,适用于城市立交和高速公路的匝道桥。这种预应力混凝土桥梁结构一般都是曲线,有坡度,且连续多跨,因此均是空间曲线的超静定连续结构。由于曲线箱梁作为一种空间结构,在荷载、预应力、温度、徐变中等产生的弯矩、扭矩、剪力、轴力及二次矩等作用下受力十分复杂,很难直接计算,若设计考虑不周,会发生支座脱空、移位、崩脱等事故,导致在工程施工结束后不久就需要进行加固维修,造成不良的社会影响。本文通过对福州市湾边互通立交工程B匝道的支座反力进行研究,探讨更加合理的支座布置形式,以期给工程技术人员提供较有价值的参考。

2基本理论

2.1 有限元模型的离散

本文使用大型通用有限元分析软件ANSYS,根据结构的特点,由于曲线箱梁是一个空间受力体,采用梁体单元将空间三维结构转化为一维问题来解决,将大大影响结果的准确性,采用块体单元则需要的节点数较多,使得计算过于复杂,而壳单元能较好地反映弯曲和薄膜受力状态,因此选择空间壳单元来模拟曲线箱梁,可以准确反映出曲线箱梁在各种工况下的受力特性和变形情况。同时,采用壳体单元要比实体单元在模型的规模上要经济许多,并且能够与实际情况相吻合,因此选用适合模拟线性、弯曲及适当厚度的中壳单元SHELL43,采用四节点单元。

箱梁合龙段横向预应力效应分析研究

器基础与结构工程 Foundation黥Structure Engineering 

箱梁合龙段横向预应力效应分析研究 

章世祥.李波 

(江苏省交通规划设计院有限公司,江苏南京210005) 

摘要:悬臂法施 I 中,箱梁合龙段南于受到相邻块段的约束作用,箱梁顶板横向预应力的施加效果远远小于设计值,町 能会导致合龙段顶板m现纵向裂缝。针对这一现象,基于理论分析与数值模拟方法,分析小同T况下相邻节段约束对合龙 段及张拉区边界面顶板受乃的影响.并提出改善合龙段横向预应力施加效果的相关措施。 关键词:桥梁;箱梁;数值模拟;横向预应力 中图分类号:TU 3l1.2 文献标志码:B 文章编号:1009—7767(201 1)06—01 o(】一04 

Analysis of Lateral Pre-stressing Effect in Closure Segment of Box Girder 

Zhang Shixiang,Li Bo 

大跨径预应力混凝土连续梁桥或刚构桥通常采 

用箱型截面,且常采用悬臂施T法。悬臂施T按节段 逐段施T,最终在跨中合龙。当箱室较宽悬臂较长时, 

为保证箱梁横向受力满足要求,通常在顶板设置横向 预应力钢束。横向预应力钢束能够减小南于悬臂较长 在腹板处产生的负弯矩,并在箱梁顶板位置储备较大 

的压应力,冈此.被认为是克服箱梁顶板纵梁裂缝的 有效手段I I。但近年来随着新建悬浇桥梁的增多,在检 

测中发现,较多桥梁合龙段顶板具有不同程度的纵向 裂缝,而其他悬浇块件则无裂缝产生。目前多数研究均 

归因于施TT艺、温度与材料特性等原因12-3],笔者尝 试从改善合龙段横向预应力效应来探讨这一问题。 1理论分析 目前对于箱梁横向的计算,一般取单位宽度横向 框架进行计算f }。这一简化模型近似地认为顶板是同 支在箱梁的腹板上,计算时没有考虑其相邻梁段对其 

的约束作用。但在目前的悬浇法施二I一中,通常是在合 龙段混凝土浇筑前已经将其相邻节段的横向预应力 

超宽单索面组合梁斜拉桥桥面板横向应力研究

第22卷第4期 石家庄铁道学院学报(自然科学版) v。1.22 No.4 

2009年12月JOURNAL OF SHHIAZHUANG RAILWAY INSTITUTE(NATURAL SCIENCE)D。。.2009 

超宽单索面组合梁斜拉桥桥面板横向应力研究 

吴迅, 董浩 

(同济大学桥梁工程系,上海200092) 

摘要:组合梁斜拉桥桥面板的截面宽度越来越宽,横向空间效应越来越显著,利用简化计算 

的方法往往不能正确地分析出横向应力的分布特点,对于宽跨比较大的主梁来说,应该采用空 

间有限元的方法分析桥面板的横向应力,确保结构设计的安全。运用这种方法,分析桥面板的 

横向应力分布,得出横向应力分布规律,希望对相关工程具有工程实际指导意义。 

关键词:组合梁;横向应力;混合有限元 

中图分类号:U448.27文献标识码:A文章编号:1674~0300(2009)04—0028—04 

1 引言 

斜拉桥是塔、梁、拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系。二战后,由于高强度材料及预应力技 

术的广泛应用、施工方法的改进和结构分析理论的发展,使得这一古老桥型焕发出新的生命力。在短短 

的5O多年间,斜拉桥有了飞速的发展,成为200 m到800 113.跨径范围内最具竞争力的桥梁结构之一…。 

钢与混凝土组合结构将抗拉性能强的钢材、抗压性能强的混凝土,分别合理地运用在构件的拉伸区 

及其压缩区,极大限度地增加了其高性能和经济性 』。 

随着我国交通建设的快速发展,不仅将斜拉桥的跨径做得越来越大,而且也将桥面横向宽度做得越 

来越大,以适应6~8个车道的桥面要求。由于预应力混凝土箱梁的自重较大,所以为满足净空要求,宽 

箱薄壁结构多被采用。而组合梁的使用,实现了性能和经济的优化统一。但是由于宽箱组合梁受力复 

杂,空间效应突出,特别是由于横向应力效应的复杂性,造成了一些工程问题的出现。结合实际工程,针 

对组合梁的预应力混凝土桥面板进行分析研究。 

预制预应力混凝土小箱梁的经济指标分析

预制预应力混凝土小箱梁的经济指标分析

摘要:预制预应力混凝土小箱梁被广泛应用于桥梁工程中,本文根据本人任职单位设计的多座预制预应力混凝土小箱梁桥工程的造价指标及主要构件工程量指标进行计算、分析和研究,总结出影响预制预应力混凝土小箱梁造价的主要因素,为今后类似工程造价的编制提供参考和借鉴,并提出控制桥梁工程造价的建议。

关键词:桥梁工程;预制预应力小箱梁;经济指标

在我国,随着桥梁建设的快速发展,桥梁的结构形式越来越多,对桥梁的各项性能要求也越来越高,中小跨径桥梁在桥梁工程中占绝大部分,而预制预应力混凝土小箱梁结构则被广泛应用于中小跨径桥梁工程中,如中桥、小桥、城市高架桥、立交桥和独立大桥及特大桥中的引桥等。预制预应力混凝土小箱梁具有梁高小、抗弯强度高、剪应力小、抗扭刚度大、横向荷载分配均匀、稳定性好等良好的受力性能。此外,预制预应力混凝土小箱梁结构简单,设计施工难度低,经验成熟,采用工厂统一预制,施工工期短,对交通和环境影响较小。因此,对预制预应力混凝土小箱梁结构进行经济指标分析和总结,不仅可以为类似工程的估算、概算、预算编制提供经验数据,更对桥梁工程的造价控制具有重要的意义。

一、桥梁工程造价编制依据

本文选取本人近几年参与的预制预应力混凝土小箱梁桥梁工程作为经济指标分析依据,这12座桥均为广东省的项目,道路等级为城市主干道,设计速度为60km/h,设计荷载为城-A级,结构设计安全等级为一级,桥梁工程造价(建筑安装工程费)编制依据为国家标准《建设工程工程量清单计价规范》(GB50500-2013)、粤建市[2010]15号《广东省建设工程计价通则2010》、《广东省建设施工机械台班费用2010》、《广东省市政工程综合定额2010》和穗建筑[2011]476号《广州市市政工程补充综合定额2011》。由于这12座桥的设计时间不同,为了便于比较,材料价统一按2014年第二季度广州地区建设工程常用材料综合价格和广州地区建设工程材料(设备)厂家价格信息计算,机械台班价格统一按2014年第二季度广州地区建设工程机械台班指导价格计算。

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