大跨径钢管混凝土拱桥收缩_徐变分析研究
浅析混凝土收缩徐变的影响因素
路 普 遍存 在 着严 重 的病 害 。
1 沉 陷 沉陷是公路施 r 完成后 ,随着时间的延长与荷载
的 作用 ,路 基 在 垂直 方 向上 常会 产 生 较 大 的变 形 。沉
陷 从 反 映 在路 面 卜的结 果 分 为不 均 匀 下 沉 、局 部 沉
()室 外 环境 对 混凝 土 收缩 具 有 较 大影 响 ,主要 2
比 :当设 定拱 桥 周 边环 境 相 对 湿度 为 7 %时 ,则该 拱 0
3 徐 变
31 配筋 对徐 变 的影 响 .
金 属 的蠕 变 只 与 当前 应 力 相 关 ,与 历 史 应 力 无 关 ,而 混凝 土徐 变 则 与历 史应 力 密不 可 分 。 由于 钢筋
桥跨 中最 大 变形 量 为 2 8r,其 中收缩 导 致 的 变形 为 .e 8 a 0 3m,徐 变 导致 的变 形 为 1 lm;当相 对 湿 度 设 定 .e 2 .e 5
病 害 类 型 ,且 主要 出 现 在 县 乡道 X 1 、X 1 和 省 道 4 1 53
视 、全球 及青 藏 高原 气 温升 高 ;压 密 沉 降是 在 筑路 的 过 程 中 , 由于 对路 基 填 土 密 实 度 和 含 水 量控 制 不 好 ,
路基 自身 的压密变形使路面产生显著沉降。在多年冻 土地区 ,尤其是富含冰的冻土地区,由于路基的修筑
系数 为08 6 。 .6 1 32 环 境湿 度对 收缩 、徐 变的 影 响 .
选择 早 晨或 傍 晚 1光 直射 不太 强 烈 时 ,以避 免读 数 波 3
动太大 ,影响测量精度。
图2 所示为4 3m m× 0 简支梁计算模型 , 挠度变形最 大处为每一跨跨中位置。只考虑环境湿度改变导致的 收缩 、徐变对梁体挠度 的影响 ,对其计算结果进行对
收缩徐变对钢管混凝土拱桥力学性能影响分析
混凝土任一时刻 t 缩量 : 收 e( =£( 。 ×( 一e ) ) o ) 1 一 () 1
钢管承受 弯矩
表 4 钢管全截面恒载弯矩 随时间变化 比较
不计 收 缩徐变 成桥初 计 入收缩徐 变的影响 一年后 两年后 三年后
1 1 混 凝 土 收 缩 徐 变对 结 构 内 力 的 影 响 .
为研 究混凝土收缩徐变 对结构 的整体 内力的影响 , 出不计 列 混凝 土收缩徐变与计入混凝 土收缩徐变 , 以及成桥 初期与 1年 ~ 4年后等时期 的各控 制截 面的全截 面轴力与全截 面弯矩 , 如表 1 ,
表 2所 示 。
表 1 全截 面恒载轴 力随时间变化 比较
截 面恒载 不计收缩 轴力 徐变 成 桥初 计人 收缩徐变的影响 一年后 两年后 三年后
拱脚截 面 一4 7 —4 1 ~4 0 — 99 8 — 7 8 一3 2 04 0 07 7 25 9 3 2 3 O 8 6 8 3 L 4 面 一 83 3 —2 1 ~1 1 —1 6 — 67 1 —1 7 /截 2 5 02 7 89 4 76 6 1 6 6 9 0 拱顶截 面 23 2 O 59 7 O 58 2 9 58 8 3 58 1 2 58 4 0
时灌 注的情况 , 在计算 中作 以下 的处 理 : 对上 弦的 四号钢 管 内同
时灌 注混凝土 , 且在灌 注混凝 土时也 计入 混凝土单元的刚度 。
混凝土 承 受弯矩
表 5 混凝土全截面恒载弯矩随时间变化比较
不计收 缩徐变
k m N・
四年后
成桥初
计人收缩徐变 的影 响 一年后 两年后 三年后
k I N-I T
钢管混凝土拱桥徐变效应研究
钢管混凝土拱桥徐变效应研究全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:钢管混凝土拱桥是一种将钢管和混凝土结合成一体的结构形式,具有良好的抗震性能和承载能力。
在实际施工和运用过程中,钢管混凝土拱桥的徐变效应却成为了一个不容忽视的问题。
徐变效应是指在长期荷载作用下,材料会发生形状和尺寸的变化,从而降低结构的刚度和强度。
本文将对钢管混凝土拱桥徐变效应的研究进行探讨,以期为相关工程的设计和施工提供参考。
一、钢管混凝土拱桥的徐变效应1. 徐变现象徐变是指在恒定应力作用下,随着时间的推移,材料的应变会逐渐增加。
这种现象在高温和高应力下尤为显著,但在常温下也不可忽视。
徐变会导致结构的变形和破坏,影响其使用寿命和安全性。
2. 钢管混凝土拱桥的特点钢管混凝土拱桥结构复杂,受力状态较为严格,徐变效应对其影响较大。
由于拱桥的整体结构是由钢管和混凝土共同组成,不同材料之间的徐变特性不同,容易导致结构的失稳和破坏。
3. 徐变效应的影响徐变效应会导致钢管混凝土拱桥的结构变形和应力集中,从而降低其使用寿命和安全性。
徐变还可能引起结构的开裂和变形,影响桥梁的正常使用。
1. 国内外研究进展目前,国内外学者对钢管混凝土拱桥的徐变效应进行了一系列研究。
通过实验、仿真和理论分析等方法,揭示了徐变对拱桥结构的影响机制和规律,为相关工程的设计和施工提供了参考依据。
2. 重点研究内容钢管混凝土拱桥徐变效应的研究重点主要包括徐变机制、影响因素、预测方法等方面。
通过对钢管和混凝土材料的徐变特性进行分析,建立相应的数学模型,预测结构在长期荷载下的行为。
1. 优化设计方案在设计时,应合理选择材料、结构形式和截面尺寸,降低结构受力的不均匀性,减小徐变效应的影响。
考虑结构在长期使用过程中的变形和损伤,提高结构的安全性和可靠性。
2. 监测与维护定期对钢管混凝土拱桥进行结构健康监测,监测结构的变形和应力变化情况,及时发现并处理潜在的问题,延长结构的使用寿命和保障其安全性。
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究摘要:由混凝土填入钢管的薄壁内而形成的组合混凝土的结构即为钢管混凝土结构。
其基本原理为,借助钢管对于核心混凝土的约束作用,使核心混凝土具有更强的变形塑性力以及更高的抗压强度。
由于大跨度钢管混凝土拱桥是一种自架设体系结构,其结的刚度是分不同的阶段逐步组合而成,它的整个施工的过程与步骤复杂而且漫长,因此精确控制桥梁的施工过程是实现设计目标的关键所在。
本文主要对于大跨度钢管混凝土拱桥的混凝士灌注施工时的灌注顺序、结构的稳定性、千斤顶斜拉扣挂方法、钢管混凝土的收缩徐变分析等问题展开了研究。
关键词:大跨度、钢管混凝土拱桥、施工控制钢管混凝土的结构,是由混凝土填入薄壁钢管内而形成的一种组合形态的结构,其最基本的原理为借助钢管对于混凝土的约束和套箍作用,使中心的混凝土处在三向受压的状态,从而使其核心的混凝土具有良好的塑性力以及更高的抗压强度。
随着我国针对钢管混凝土结构的研究水平的不断提高,以及一些更加科学的设计规程的颁布,钢管混凝土的这种结构已经在拱式体系桥梁中得到了极为迅速的推广与应用。
施工问题是大跨径桥梁建设的难点之一。
采用无支架缆索吊装斜拉扣挂法施工大跨径钢管混凝土桥梁,十分明显地体现了这种结构的优越性。
钢管混凝土不仅具有重量轻、强度高、耐疲劳、韧性好等突出的优越的力学性能,而且具有架设轻便、施工快速、省工省料等良好的施工性能。
该方法能够利用钢管是自架设体系,适用于跨径大的桥梁建设,而且可以节约支架费用以及施工时间,在桥梁的结构中具有明显的竞争优势。
一、利用钢管混凝土的结构修建拱桥具有的优势与不足1、利用钢管混凝土的结构修建拱桥具有的优势与传统的钢筋混凝土拱肋相比,大跨度的钢管混凝土拱桥由于在拱肋第一次形成时,仅采用了空心的钢管拱肋结构,因此其拱肋吊装重量较小,钢管兼有架设阶段的模板和劲性骨架的作用,节省基础材料的费用,其运输和安装也较为方便,另外,在向管内灌注混凝土时采用先进的泵送施工法,施工进程快速,不仅可以节省施工的时间与费用,同时也促进了这一类拱桥向着更大的跨度方向进行发展。
钢管砼结构徐变效应研究的探讨
切解决 的问题 , 以供后续研究.
关 键 词: 钢管砼 ; 收缩 ; 徐变 ; 力学特征
文献标识码 : A 文章编号 :0 17 6 2 0 ) 10 4 -4 10 - 1 X(0 6 S ・0 8 0 中图分类号 :4 8 U4
l 国内外钢管砼徐变研究现状
对砼 收缩 、 变 已经 进 行 了几 十 年 的实 践 和 研 徐
通过试验对 比, 函数、 幂函数 、 函数、 指 对数类 的预测公式等. 前有 管砼轴心和偏心收缩徐变模型试验 , 目 C BFP系列 、 C 0 E —I A I 9系列 、S系列 、 — 列 、Z 2 B BP系 G 发现理论公式更符合工程实际. 9 O年代末北京交通大学王元丰 、 韩冰对钢管砼 (93 和 G 20 模型等. 国西北大学 自 17 19 ) L00 美 90年 起建立了试验数据库 , 并与 A I C B合作完善该 C和 E 数据 库 . 用该 数 据 库对 A IC B、3模 型 进行 了 利 C 、E B 比较 , 结果发现现有 的预测模型对徐变收缩 的预测
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第2 5卷 增刊
2o 0 6年 6 月
重
庆
交
通
学
院
学
报
V 12 Spl n o.5 upe t me 1
J U N LO H N O N I O O G U I E S O R A FC O G I G JA T N N V R r
系调整按组合模量的变化来分析钢管砼徐变对钢管 压力较大时 , 由于砼弹性工作范围的增大 , 使得某些 砼构件稳定的影响 , 并在 17 98年、93—18 18 94年进 性质有所改变 ; 同时 由于徐变的横 向效应 ( 受力方 行 了两次较大规模的圆钢管砼轴压构件和压弯构件 征参数.
大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析
参考内容
基本内容
随着经济的发展和科技的进步,我国基础设施建设规模不断扩大,尤其是大 跨度桥梁的建设取得了长足的发展。大跨度钢管混凝土拱桥作为现代桥梁工程的 重要类型,具有结构轻盈、跨越能力大、美观环保等优点,因此在公路、铁路和 城市交通领域得到广泛应用。
然而,大跨度钢管混凝土拱桥施工过程复杂,涉及众多关键技术,如何确保 桥梁施工过程中的稳定性、安全性和精度控制成为亟待解决的问题。本次演示旨 在探讨大跨度钢管混凝土拱桥施工控制方面的研究,以期为类似桥梁工程建设提 供理论支持和实践指导。
参考内容二
一、引言
随着现代工程技术的不断发展,大跨度桥梁的设计和施工越来越受到人们的。 大跨度桥梁不仅在视觉上提供了宏大的景观效果,而且在功能上满足了跨越大型 河流、峡谷或其他复杂地形的需求。在众多大跨度桥梁中,大跨度钢管混凝土拱 桥因其独特的结构特性,如高强度、耐久性好、造价低等,而在桥梁工程中具有 广泛的应用。
在实验研究方面,学者们通过制作缩尺模型、全桥模型等进行了各种加载实 验,以探究拱桥的受力性能。这些实验表明,大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的 承载能力和变形性能,同时拱脚处容易出现裂缝。尽管实验研究在某些方面取得 了成果,但仍存在实验条件与实际环境有所差异等问题。
本次演示主要研究大跨度钢管混凝土拱桥的受力性能,借助完善的理论和实 验设施,旨在探寻拱桥结构中应力、应变和强度等指标的变化规律。首先,运用 有限元软件建立大跨度钢管混凝土拱桥的数值模型,进行静力分析和模态分析, 以获取拱桥在自重作用下的应力分布和振动特性。
文献综述
大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震反应研究已经取得了不少进展。国内外 学者通过理论分析、实验研究及数值模拟等方法,对拱桥的地震响应进行了深入 探讨。已有的研究主要集中在以下几个方面:
探析钢混凝土组合梁桥收缩徐变问题
探析钢混凝土组合梁桥收缩徐变问题1. 引言钢-混凝土组合梁是由混凝土板和钢梁通过剪力键连接而成的一种组合结构,具有自重轻、易于施工以及能够充分发挥混凝土和钢材的各自力学性能等优点,被广泛应用于现代桥梁和结构工程中。
由于钢-混凝土组合结构是由混凝土和钢材两种性质完全不同的材料紧密结合而成,随着时间的不断推移,混凝土的收缩徐变特性使得钢梁与混凝土翼板之间产生变形差异,导致组合结构产生应力重分布,使混凝土中的应力向钢梁转移。
同时,由于绝大部分组合梁结构均采用了柔性剪力连接键,在荷载的作用下,界面处将产生滑移,滑移效应将引起组合梁产生附加挠度,使组合梁的变形发生变化。
由于收缩徐变的影响,组合梁的界面滑移和竖向挠度都将随时间而变化。
因此,在设计中应对混凝土翼板的收缩徐变效应足够的重视,对组合结构收缩徐变效应的深入研究能够更好地指导设计,避免收缩徐变效应的不利影响,使结构具有更好的耐久性和适用性,同时也能降低成本。
2. 收缩徐变效应对结构的影响收缩徐变对桥梁结构的影响主要表现在以下几个方面:(1)在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中,随时间而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋的约束将导致内力的重分布。
预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分布的一种。
(2)预制的混凝土梁或钢梁与就地灌注的混凝土板组成的结合梁,将由于预制部件与现场浇筑部件之间不同的徐变、收缩值而导致内力的重分布。
同样,梁体的各组成部分具有不同的徐变、收缩特性亦将由于变形不同、相互制约而引起内力或应力的变化。
(3)外加强迫变形如支座沉降或支座标高调整所产生的约束内力,也将在混凝土徐变的过程中发生变化,部分约束内力将逐渐释放。
3. 钢-混凝土组合梁收缩徐变的研究现状钢梁与混凝土板通过剪力键连接,收缩徐变引起的钢梁与混凝土板之间的应力重分配过程比较复杂,进而会导致钢-混凝土组合梁表现出较为复杂的力学行为。
收缩和徐变是混凝土最不确定的力学特性,具有很大的离散性,而目前规范所采用的模型是建立在试验均值的基础上,不具有设计保证意义。
大跨桥梁收缩徐变效应研究
图 5 墩 截 面 应 变 随 时 间 的变 化
某大跨径混凝土桥梁 的跨径 布置 为 8 5m+1 0m+8 单 3 5m, 幅桥 为单 箱单室箱形截面 。箱梁 高度 、 板厚度 均按二次抛 物线 底
算量 比较大。 箱梁根部梁 高( 箱梁 中心线 ) . 跨 中梁 高( 7 0m, 箱梁 中心线 ) 目前 , 研究热点是 不 考虑应 力历 史 的逐 步计 算法 , 在计 算 中 变化 , . 箱梁顶 板全宽为 1 . 厚 度为 0 2 设有 2 2 7m, .5m, %的单向横 采用徐变指 数函数表达 式 , 建立 徐变 应变增 量 的递推公 式 , 以避 2 7m, 底板宽度为 7 1 厚度为 08 . m, .5m~02 腹板厚度为 04 .6m; .5m; 免记 录应力历史 , 采用 积分 退化 核 的形式 或者率 型本 构 的形 式 , 坡 ; . 在 实际上都是基于指数 函数 的形式 。随着 计算机 技术 的进一 步发 箱梁在双 肢 薄 壁 墩 墩 顶 处 设 1 2 m 厚 的横 隔 板 , 梁 端 处 设 . 悬 5 N。该 桥 主 梁 采 用 展 , 问题将不是关 键 问题 , 于叠加 法的逐 步计算 法将 使大 10m 厚 的横隔板 , 浇 最重 梁 段 为 13 0k 这个 基 C 0混凝土 , 5 双肢 薄壁墩采用 C 0混凝 土。收缩徐 变模 型采用 现 4 跨桥梁 的收缩徐 变分析向更准确 的方 向发展 。
过函数 C( , ) ( ) 1—8 tr = r [ 一“一), 免存储应 力 历史 , 一 ]避 在 般的大型混凝土结构 的徐变应力过程分 析中应 用比较好 。 AE MM 法( 称按 龄期 调 整 的有 效 模 量 法 ) 由 Trs 也 是 ot于 16 9 7年建立的 , 后来 ]t n 进行 了改 进E 他们将 按龄期 调整 的  ̄z t a , 有效模 量法与有限单元法相结合 , 使得混凝 土结构 的徐 变计算 能 够采用更逼近 实 际的有 限单元 法 、 步计 算法 。Trs 利用 松 弛 逐 ot 条件 引入老化 系数 , 按龄期 调整有效 模量法 就是用老 化系数来考 咖 铷伽伽姗姗 虑混凝 土老化对 最终徐变值 的影响 , 实质上 是用积分 中值 定理将 徐变计算 的积分方程 转化 为代数 方程 。按 龄期 调整 的有效 模 量 法用 于弹性有 限元 程 序分 析 时 , 不需 要 编制 专 门 的徐变 分 析程 序, 使得 有限元 法很 简 单 , 可快 速 、 似地 确定 徐 变 和收缩 应 并 近
混凝土龄期、收缩、徐变的研究进展及工程应用解析
3.工程 应用 (gōngchéng)
收缩和徐变可对结构的内力和变形等产生不利 影响,尤其对于采用悬臂浇筑的大跨度预应力 混凝土箱梁桥而言,收缩徐变对主梁线形和内 力的影响更大。实际工程中常发生成桥后由于 混凝土收缩、徐变而引起的跨中下挠、预应力 损失过大以及腹板开裂(kāi liè)等问题。
挠度随时间均有所增长,但增长趋势明显减缓。
共二十六页
3.工程 应用 (gōngchéng)
对于箱梁顶、底板厚度相差较大(jiào dà)的根部截面
(1)在施工过程中, 混凝土箱梁顶板会直接受到日照的作用, 使得其内的混 凝土温度要明显高于底板混凝土温度, 造成顶板混凝土的收缩速率和干燥徐 变速率要高于底板混凝土;
水泥的水化作用日渐充分,混凝土的成熟度逐渐提高,其强度、弹性模量、极 限拉伸及绝热温升等均随着龄期的延长而逐渐增长,最终将趋于定值。
养护3d
共二十六页
养护28d
1.混凝土龄期(línɡ qī)的相关研究
简要介绍:朱伯芳院士提出的“半熟龄期”
定义混凝土强度、弹性模量(tán xìnɡ mó liànɡ)、极限拉伸及绝热温升达到最终值 的一半时的龄期为半熟龄期,半熟龄期越小,表明该混凝土成熟得越快。
主要介绍:CEB-FIP(1990)模型
ACI模型
共二十六页
CEB-FIP(1990)模型(móxíng)
适用范围
徐变系数的计算公式适用范围:应力水平σc/fc<0.4, 暴露在平均温度5℃~30℃,平均相对湿度RH为40%~ 100%的环境中。
收缩(shōu suō)计算公式适用范围:普通混凝土在正常温度 下,湿养护不超过14d,暴露在平均温度5℃~30℃和平 均相对湿度RH为40%~50%的环境中。
学者学人——顾安邦
学者学人:彩虹上的舞者——记我国知名桥梁专家顾安邦教授题记:他是一个永不止步的舞者,只是他没有戏剧那样的舞台,也没有舞蹈家那样的红舞鞋。
他终生为之奋斗的目标就是不断在桥梁领域里做出进步,为祖国做贡献。
如今,他已年过古稀,他仍在这个领域里不停地舞动着奇迹。
生命与使命同行从万县长江大桥到邕宁邕江大桥,从虎门大桥到鹅公岩长江大桥,从巫山长江大桥到奉节长江大桥都留下了顾安邦深深的脚印。
1996年,顾教授承担了万县长江大桥综合技术研究中的“大跨钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩、徐变及几何、材料、温度非线性因素影响研究”、“万县长江大桥特大跨(420米)钢筋混凝土拱桥设计施工技术研究”两个科研项目,向当时桥梁界的“禁区”发起了挑战。
自受命之日起,顾教授多次亲临万县实地考察,详细记录,同时在家中、图书馆广阅资料。
为了亲自取得第一手资料,顾教授不顾60多岁高龄,腰系绳索,手脚并用,足足用了50分钟,一步步从拱底爬向拱顶,观察记录。
经过理论分析、节段模型实验和实桥监测三个阶段的研究,顾教授终于完成了项目,对特大跨劲性骨架混凝土拱桥的徐变、收缩、材料、几何和温度等多种非线性因素影响进行了系统深入的研究,提出了相应的非线性分析理论和计算方法,解决了世界最大跨径钢管混凝土拱桥——万县长江大桥和广西邕宁邕江大桥、广西三岸大桥的分析和计算问题,并提出了世界最大跨度(420米)上承式钢筋混凝土拱桥设计施工成套技术,其研究成果达到了国际领先水平,总体上居于国际领先地位,并荣获2000年度国家科技进步一等奖和三等奖。
顾安邦教授的眼光不仅仅局限于混凝土拱桥,他的研究更涉足了悬索桥、斜拉桥、连续刚构桥等新型桥梁领域。
近年来,顾教授每年都完成了1-2项国家级或省部级重大课题,在特大跨桥梁的非线性分析、空间分析、稳定分析和施工监控方面成就等身,获得国家科技进步一、二、三等奖各一项,部、省、市级科技进步奖若干项,在桥梁界产生了重大影响,获得了显著的社会效益和经济效益。
(完整版)钢管混凝土拱桥设计研究论文
钢管混凝土拱桥设计研究论文摘要:介绍了上海城市轨道交通明珠线特殊大桥-苏州河桥(25m+64m+25m)的三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥的设计特点,施工阶段划分及结构分析过程和施工难点处理措施。
关键词:钢管混凝土结构;拱桥;设计与施工;徐变控制;1概述苏州河桥位于上海城市轨道交通明珠线跨越既有沪杭铁路苏州河桥桥位,与苏州河正交。
桥梁需跨越苏州河及两岸的万航渡路和光复西路。
河道通航标准为通航水位3.5m,Ⅵ级航道,净宽20m,净高>=4.5m;两岸滨河路规划全宽20m (机非混行),其中机动车道宽8m;两侧非机动车道宽各3m;人行步道宽各3m;两岸滨河路机动车道净高>=4.50m,非机动车道净高>=3.50m,人行道净高>=2.5m。
桥式采用25+64+25m三跨中承式钢管混凝土梁-拱组合体系桥,桥梁全长114m,宽12.5m。
外部结构体系为连续梁,即拱脚与桥墩处以支座连接,内部为由主纵梁、小纵梁和横梁及钢管混凝土拱肋的组合结构体系。
2钢管混凝土拱桥设计2.1桥型选择本方案设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新,桥梁造型与周围环境相协调,桥式方案力求新颖独特,并充分体现现代化大都市的节奏与气派。
拱桥是一种造型优美的桥型,它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能,而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土,由于钢管的套箍作用,使混凝土处于三向受压状态,从而显著提高混凝土的抗压强度。
同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用,同时可作为施工模板,方便混凝土浇筑,施工过程中,钢管可作为劲性承重骨架,其焊接工作简单,吊装重量轻,从而能简化施工工艺,缩短施工工期。
苏州河桥的桥型方案经过研究分析、结构优化及评估论证,最后采用25+64+25m飞鸟式钢管拱桥的设计方案。
以抗压能力高的钢管混凝土作为主拱肋,以抗拉能力强的高强钢绞线作为系杆,通过边拱肋的重量,随着施工加载顺序逐号张拉系梁中的预应力筋以平衡主拱所产生的水平推力,最终在拱座基础中仅有很小的水平推力。
浅析大跨混凝土拱桥非线性受力分析与施工控制
浅析大跨混凝土拱桥非线性受力分析与施工控制作者:程天甫来源:《江苏商报·建筑界》2013年第23期[摘要]在大跨度的混凝土拱桥设计过程中,首先要充分考虑拱桥施工过程中非线性受力、体系的变化以及荷载的增加等影响因素。
同时要加强大跨度混凝土拱桥的施工控制,要尽可能地使成桥线型和内力最大限度地满足设计和规范要求,更重要的是确保施工和使用过程中结构的安全性能。
本文对大跨混凝土拱桥的非线性受力和施工控制两个方面进行浅要分析。
[关键词]大跨度;混凝土;拱桥;非线性受力;施工控制中图分类号:U448.33 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)23-1.大跨混凝土拱桥的发展状况我国的拱桥始建于东汉中后期,距今已有一千八百余年的历史。
它是我国最常用的一种桥梁型式,式样多且数量大。
随着科技的发展和建筑技术的推陈出新,现在的拱桥多用钢管混凝土,代替了传统的石料来修筑拱圈,但它的构造形式与石拱桥基本相同。
早在20世纪四五十年代,世界各国就纷纷建成许多大跨度的混凝土拱桥(如图1)。
这表明拱桥发展至今,始终受到人们的欢迎。
世界大跨径混凝土拱桥2.大跨混凝土拱桥施工过程非线性受力分析随着建筑技术的进步,拱桥跨度有了更大的挑战,同时也引出了非线性问题,这是拱桥设计和施工过程中必须考虑的一大因素。
迄今为止,许多工程学者对大跨混凝土拱桥的非线性问题给予了高度重视,并且进行了深入的理论研究。
但是,学者们常常容易忽视非线性因素对大跨拱桥施工过程的受力及线形方面的影响。
本文作了如下分析:2.1徐变计算方法混凝土是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料,是一种典型的非线性材料,而徐变实质上就是混凝土材料非线性的一种表现形式。
徐变计算就是采用非线性的徐变准则来预测混凝土结构的变形情况。
最早的徐变计算方法是“有效模量法”,虽然后人在此基础上作出了一些改变,但基本都是通过使用柔度函数的形式进行结构的徐变分析。
在电子计算机高速发展的今天,徐变方法适应了现代化的发展,目前通常采用的徐变计算方法有三种:第一种是基于龄期调整的近似求解法;第二种是基于开尔文模型的率型徐变模型的逐步计算法;第三种是根据叠加原理的积分型徐变定律的逐步计算法。
大跨径简支转连续箱梁桥收缩徐变效应分析
凝土为1"-3 d.
1.2收缩基本理论
混凝土的收缩是其在非荷载因素下体积变化而
产生的变形。混凝土的收缩变形影响因素多,变化
幅度大,一般难以准确定量。对重要的大型结构,需
要对混凝土收缩变形值进行定量分析,有条件的可
进行混凝土试件的短期收缩试验,从而推算其收缩
极限值,否则可按有关设计规范提供的公式和参数
有必要对箱梁在预制及施T过程中的线形与应力进 行研究。并实时观测其应力与线形,以及时消除事故 隐患,保证桥梁施工的合理、安全、经济。
国内已有相关的桥梁线形控制方面的研究,但 关于大跨径桥梁线形控制的研究还很少。本文结合 杭州湾工程实例,就收缩徐变对大跨径桥梁线形影 响做了如下相关研究。
图I杭州湾大桥中引桥711 m简支转连续箱梁
(22)
式中:t为加载时的混凝土龄期,d;t,为计算考 虑时刻的混凝土龄期,d;e。(£.t,)为收缩开始时的龄 期为t,,计算龄期为t时的混凝土收缩应变;£。为名 义收缩系数;B为收缩随时间发展系数;^.。为龄期 为28 d,具有95%保证率的混凝土立方体抗压强度
标准值,MPa;触为与年平均相对湿度相关的系数;
依理论厚度而定的系数,可从《公路桥规》(JTG 023
--85)查取;融(£)、融(r)为随混凝土龄期而增长的滞
后塑性应变,与理论厚度h有关,可从《公路桥规》
(JTG023—85)查取。
要求不十分精确时,混凝土最终徐变系数口(£,
r)收缩应变终值e。(£。,rJ)可采用《公路桥规》(JTG
023—85)附表4.2的数值。
虑了持久荷载的影响,又考虑了随混凝土龄期的增 长而引起变形特性的变化,即老化的影响。按照弹 性徐变体理论[3】,在龄期t。加载至时间t时的徐变
钢管混凝土拱桥施工问题研究
钢管混凝土拱桥施工问题研究摘要: 对钢管混凝土拱桥施工过程中的钢管拱架设方法、施工应力与变形分析、施工稳定分析、局部受力分析等方面的研究进展进行了综述。
关键词: 拱桥;钢管混凝土;桥梁施工;综述钢管混凝土拱桥已在我国得到广泛的应用[1 ] 、[2 ] 。
其施工方法、施工工艺与施工过程中的受力都有自身的特点,作者最近在主编《钢管混凝土拱桥实例集(一) 》时,收集了大量有关钢管混凝土拱桥施工问题研究方面的资料,并对其进行归纳整理,形成本文。
1 钢管拱架设方法研究钢管混凝土拱桥的施工方法本质上是劲性骨架方法,虽然钢管骨架较之钢筋混凝土轻许多,但跨径增大以后,钢管骨架本身的架设也具有很大的难度。
对于100 m 以下的跨径,钢管骨架一般分为3 段,吊装重量一般仅十几吨,可根据实际情况采用浮吊、汽车吊等进行吊装,边段用扣索扣住进行合龙,也可以采用少支架支撑。
当跨径超过百米以后,常用的架设方法,主要是缆索吊装和转体施工方法,在条件许可的地方还提出了整体吊装和分段吊装的施工方法。
缆索吊装施工方法是我国修建大跨度拱桥的主要方法之一。
在跨径较大的钢管混凝土拱桥中,由于钢管拱肋节段多、重量大,因此对传统的缆索吊装方法进行了改造与创新, 采用了一些新技术、新工艺。
在主跨为312 m 的广西邕宁邕江大桥中,钢管劲性骨架分9 段制作安装,最大节段重达59 t ,传统的卷扬机钢丝绳斜拉扣挂悬臂系统设备较多,拉力大,调整困难,施工难度大。
因此在该桥的施工中开发研究了千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法[3 ] 、[4 ] ,以千斤顶张拉系统实现钢管骨架标高调整时的扣索张拉和抬放。
这一方法还可于用调整灌注管内混凝土时钢管劲性的内力与变形。
跨径达420 m 的万县长江大桥[5 ] 、重庆合川大桥、武汉江汉五桥等钢管骨架的安装也都采用了缆索吊装千斤顶斜拉吊挂架设方法。
因此可以说,千斤顶斜拉扣挂技术为我国大跨径拱桥的施工提供了一个新的技术与思路。
大跨度钢管混凝土拱桥徐变性能研究
( 东 省 公路 勘 察规 划 设计 院有 限 公 司 , 东 广 州 5 0 3 ) 广 广 量 法 , 章 建 立 了有 限元 模 型 , 算 分析 了大跨 度 钢 管混 凝 土拱 桥 徐 变 对 结 构 位 移 、 基 文 计 内力 重
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1 工程 概 况
大 量 的 研 究 表 明 .钢 管 混 凝 土 拱 桥 徐 变 对 结 构 影 响
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分 布 以及 动 力特 性 的 影 响 。
关 键词 : 管 混 凝 土 拱桥 ; 变 ; 效 弹 性模 量 法 钢 徐 有 中 图分 类号 : 4 82 U4 . 2 文献标识码 : A
文章 编 号 :06 83 (00)5 02 — 4 10 — 97 2 1 0 - 07 0
S u y o h r d a h n i gp r o m a c f o gs a o c e e t d n t eg a u l a g n e f r c n eo n p n c n r t l i l t e b l ra c i g s fl d se l u u a r h brd e e t
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的理论研究
第11卷第3期中国水运V ol.11N o.32011年3月Chi na W at er Trans port M arch 2011收稿日期:作者简介:涂勇(6),男,江西人,华东交通大学土建学院硕士研究生,研究方向桥梁结构与振动。
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的理论研究涂勇1,涂清艳2(1华东交通大学土建学院,江西南昌330013;2江西省公路管理局,江西南昌330002)摘要:简要阐述了大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制的必要性,对钢管混凝土拱桥的施工控制方法进行了讨论。
详细分析了钢管混凝土拱桥施工控制中误差产生的原因,并针对这些误差提出相应的应对策略;对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的误差(参数)调整具有一定的指导意义。
关键词:钢管混凝土;大跨度拱桥;施工控制中图分类号:U 445文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)03-0188-03一、引言钢管混凝土拱桥特别是大跨度钢管混凝土拱桥是我国近年来发展起来的一种桥梁结构,这类桥具有强度高、刚度大、自重轻、桥型美观、跨越能力强、施工周期短的优点。
它比较好地解决了修建桥梁所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的诸多矛盾,是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式[1]。
大跨度钢管混凝土拱桥主要采用桁架式钢管拱桥,它是一种自架设体系结构,最显著的特点是先用无支架缆索吊装或转体施工法架设成桁架式空钢管拱桥,在此基础上浇筑缀板、弦杆硷,安装桥道系,浇筑桥面铺装,形成钢管混凝土拱桥。
它与其他自架设体系桥梁,如斜拉桥不同,结构的线形和应力不能在成桥后再作调整,也不能象连续梁桥或连续刚构桥,节段标高在浇筑阶段可做调整,钢管混凝土拱桥在整个施工过程中轴线调整是非常有限的。
而不同的施工方法、材料性能、施工(加载)程序又直接影响成桥后的线形和受力,同时施工现状与设计的假定总存在差异,必须在施工中采集必要的数据,通过计算、识别过滤给予调整,确保桥梁在成桥后的结构受力和线形满足设计要求,因此,开展对钢管混凝土拱桥适时施工控制是十分必要的。
钢管混凝土结构的若干方面探讨
钢管混凝土结构的若干方面探讨近30年来,钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中,随着建筑物高度的增加,钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。
混凝土的抗压强度高,但抗弯能力很弱,而钢材,特别是型钢的抗弯能力强,具有良好的弹塑性,但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。
而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起,可使混凝土处于侧向受压状态,其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在,提高了钢管的刚度,两者共同发挥作用,从而大大地提高了承载能力。
钢管混凝土作为一种新兴的组合结构,主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主,被广泛使用于框架结构中,如厂房和高层。
钢管混凝土结构与传统结构进行经济对比分析,在造价、耗材、施工等各方面的综合经济效益显著。
特别是钢管高强和超高强混凝土结构在高层或超高层建筑中有广阔的应用前景。
1 钢管混凝土结构的特点及与传统结构的对比分析1. 1 结构面积减小,有效使用面积增加在建筑工程中钢管混凝土通常用做柱子,由于钢管混凝土是延性材料,在地震区可以做到不受轴压比的限制,只控制其长细比,因此,柱截面面积可减少很多,有效使用面积增大,结构自重减轻在50%以上,因此,地震作用和地基荷载均可减小,从而经济有效地解决了我国建筑工程领域长期存在而未能解决的“胖柱”问题。
1. 2 施工简便,可大大缩短工期钢管混凝土柱和普通混凝土柱相比,免除了支模、拆模、绑扎钢筋或焊接钢筋骨架等工序,省工省时;和普通钢柱相比,不用节点板,焊缝少,构造简单。
缩短工期,提前投产,其综合经济效益较好。
1. 3 同等承载力条件下有更大的经济效益钢管超高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价降低30%左右;钢管高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价偏高或大略相等。
可见,采用钢管超高强混凝土柱有更大的经济效益。
1. 4 耐火性能好钢管混凝土柱(空心钢柱用混凝土填实)有较高的耐火能力,因为钢柱吸热后有若干热量会传递到混凝土部分,减慢钢柱的升温速度,并且一旦钢柱屈服,混凝土可以承受大部分的轴向荷载,防止结构倒塌。
混凝土收缩徐变对钢混组合梁桥长期性能的影响研究
混凝土收缩徐变对钢混组合梁桥长期性能
的影响研究
钢混组合梁桥将钢梁和混凝土桥面板两种性质差异较大的材料通过剪力连接件连成一个整体,使得混凝土和钢材的性能优势互补,充分发挥了钢材和混凝土各自的长处,因此在现代桥梁中得到越来越广泛的应用。
然而混凝土具有随时间变化而变化的收缩徐变效应,且内外部影响因素甚多,将会对整体钢混组合结构的安全耐久产生难以预测的影响。
本文以钢混组合连续梁桥工程实例为依托,建立有限元分析模型,研究混凝土收缩徐变效应对钢混组合梁桥长期性能的影响。
首先,本文概述了混凝土收缩徐变和钢混组合梁桥的国内外发展研究现状,并进行了简析。
然后回顾了混凝土收缩徐变产生的机理及其经典计算理论和方法,并比较了几种经典理论的长处和短处。
接着选取了钢混组合连续箱梁桥工程实例并运用Midas Civil有限元分析软件建立了其两层梁单元有限元分析模型。
其次,利用有限元模型分析了钢混组合梁桥实例桥面板混凝土收缩徐变对混凝土桥面板、钢箱梁挠度和应力的影响。
包括全桥挠度和应力分布规律、特征截面上下边缘位置处的挠度和应力随时间的发展变化规律和变化幅度等。
分析结果表明,混凝土收缩徐变对钢混组合结构的影响较大,在钢混组合梁桥设计和施工中须加以重视。
最后,对影响混凝土收缩徐变效应的三个参数:剪力键抗剪刚度、混凝土桥面板理论厚度以及环境年平均湿度进行了分析研究。
总结出了这三个参数对钢混组合梁桥长期的挠度和应力的影响规律,为钢混
组合梁桥设计和施工中对混凝土收缩徐变效应影响趋利避害提供一定的参考价值。
大跨预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应测试与分析
大跨预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应测试与分析汪剑;方志【期刊名称】《土木工程学报》【年(卷),期】2008(041)001【摘要】预应力混凝土箱梁桥以其良好的结构整体受力性能在现代大跨桥梁结构中得到广泛应用,但迄今所修建的'混凝土箱梁桥中,运营阶段箱梁开裂及下挠过大的现象较为普遍,实际混凝土箱梁桥中混凝土收缩徐变作用及其效应认识的不足是其可能产生的原因之一.现行有关混凝土收缩徐变的计算公式多以试验室模型试验结果为依据确定,由于实际混凝土箱梁结构的尺寸较大同时又处于复杂的自然环境中,因此对实际结构进行长期测试以获得能够验证现行规范混凝土收缩徐变计算公式的实测数据显得尤为重要.结合某高速公路上两座大跨预应力混凝土箱梁桥的修建及运营,对处于自然环境中的箱梁桥在混凝土收缩徐变作用下的真实反应进行测试,并详细地分析各测试数据,在此基础上提出同时考虑混凝土温度、环境相对湿度、箱梁局部理论厚度等因素及其变化的混凝土收缩应变和徐变系数计算方法,并将其应用于实际桥梁的收缩徐变效应分析中,得出一些具有实用价值的结论,为实际箱梁桥的收缩徐变计算提供参考.【总页数】12页(P70-81)【作者】汪剑;方志【作者单位】湖南大学,湖南长沙410082;湖南大学,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】U441;TU378.2【相关文献】1.大跨预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应 [J], 周松柏;胡楚荣;李鹏艳;胡勇2.地锚式斜拉桥收缩徐变效应测试与分析 [J], 裴炳志;叶见曙;汪剑3.大跨预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应测试与分析 [J], 汪剑;方志4.收缩徐变效应对高速铁路大跨度混凝土斜拉桥运营状态的影响 [J], Guo Yuanhang5.预应力混凝土箱梁桥施工阶段收缩徐变效应分析 [J], 郭时安;冯沛;邵旭东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。