高墩大跨连续刚构桥的收缩徐变效应分析
高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应研究的开题报告
高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应研究的开题报告一、研究背景高墩大跨连续刚构桥是大型桥梁中常见的结构形式,而其收缩徐变效应对桥梁的安全性能有较大的影响。
因此,对于高墩大跨连续刚构桥的收缩徐变效应进行深入研究,可以加深对其性能的认识,提高设计、施工和监测的准确性,增强桥梁的耐久性和安全性。
二、研究内容1.高墩大跨连续刚构桥的结构形式和力学性能分析,解析其受力机制和应力分布情况。
2.收缩徐变效应的基本概念、原因和影响因素,分析高墩大跨连续刚构桥受收缩徐变效应的特点和表现。
3.基于材料力学和结构力学理论,建立高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应的数学模型,并对其进行仿真分析,探究其变形特点及对桥梁结构安全性的影响。
4.针对高墩大跨连续刚构桥的实际情况进行监测和数据采集,对其收缩徐变效应进行实测分析,验证仿真模型的准确性。
5.通过对于实测和仿真结果的对比和分析,探讨高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应对结构性能的影响机制,并提出相应的控制和改进对策。
三、研究意义1.对高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应进行研究,可以深入了解其影响因素、机理及其对桥梁结构安全性的影响,为桥梁建设和监测提供科学依据。
2.建立高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应的数学模型,并通过实测数据验证,可以提高桥梁监测和检测的精度和可靠性,为桥梁维护和管理提供技术支持。
3.总结高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应的影响机理及其控制和改进对策,可以为类似大型桥梁的设计、施工和维护提供参考和借鉴意义。
四、研究方法本研究将采用数理模型分析和实测分析相结合的方法,通过对高墩大跨连续刚构桥的结构形式、受力机制、收缩徐变效应等方面进行分析和研究,建立相应的数学模型,并通过实际监测数据进行验证,探讨其特点和影响机理,并提出各种控制和改进对策。
五、研究进度本项目的研究进度分为以下几个阶段:1.研究前期准备和文献综述,完成时间:一个月。
2.高墩大跨连续刚构桥结构形式和受力机制分析,完成时间:两个月。
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。
大跨连续刚构桥收缩徐变模型试验研究
图 3 模 型 加 载
2.2.2 测 点 布 置 对模型1在 中 跨 跨 中、桥 墩 的 支 点 的 上 缘 和
下缘布置应 变 测 点,在 桥 墩、边 跨 1/2、中 跨 1/4 和 1/2 处 布 置 挠 度 测 点 ,测 点 布 置 图 见 图 4。
图 2 模 型 结 构 尺 寸 (单 位 :cm)
5 结 语
通过在实桥环境下建立2种不同结构形式的 缩 尺 模 型 桥 ,分 析 实 测 收 缩 徐 变 引 起 的 跨 中 位 移 , 建立有限元模型,将 各 种 收 缩 徐 变 预 测 模 型 的 计 算 结 果 与 实 测 结 果 进 行 对 比 分 析 ,结 论 如 下 。
1)三跨 连 续 刚 构 模 型 中 跨 跨 中 位 移 实 测 值 与采用JTG3362-2018 规 范的计算 结果吻 合很 好,在加载后第250d(徐变 完成 81.5%),模型计 算 值 与 实 测 收 缩 徐 变 系 数 相 对 偏 差 仅 为0.1% 。
2021 年 第 3 期
熊 志 朋 等 :大 跨 连 续 刚 构 桥 收 缩 徐 变 模 型 试 验 研 究
11
4 缩 尺 模 型 试 验 结 果 与 分 析
4.1 试 验 结 果 限 于 篇 幅 ,未 列 出 全 部 试 验 数 据 ,现 场 环 境 平
均相对湿度为 71%,温度为 23 ℃,缩尺模型理论 厚 度 为150mm,体 表 比犞/犛=75mm。 各 缩 尺 模
到满足。 2.1 模 型 尺 寸 与 制 作 2.1.1 模 型 尺 寸 设 计
由于试验场 地 的 限 制 等,遵 循 模 型 试 验 的 相 似 理 论 (即 模 型 和 实 桥 几 何 尺 寸 相 似 ,模 型 和 实 桥 对应 的 跨 中 截 面 刚 度 相 似 ),选 用 几 何 缩 尺 比 1∶40制 作 2 个 试 验 模 型 。
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
大跨度V形墩拱梁刚构组合体系桥收缩徐变效应分析
摘 要 :以株 洲 红 港 大桥 作 为研 究对 象 , 用 大 型 通 用 计 算 程 序 MI ASCv 建 立 空 间 结 构 模 采 D i1 i
型 , 规 范所 要 求 的徐 变 系数 对应 力 历 程 求 积 分 的 方 法 来 计 算徐 变量 , 析 了施 工 阶 段 及 成 桥 使 按 分
中 图分 类 号 : 4 . U4 6 1
文献 标 志码 : A
文章 编号 :6 1 6 8 2 l ) 2 1 O 4 1 7 —2 6 ( O 1O 一O 6 —O
大跨 度 V 形 墩 拱 梁 刚构 组 合 体 系桥 是 目前 国 内新兴 的大跨度 桥 梁 , 由于其 结 构受 力合 理 和桥 型 美 观 , 年来被 广 泛应 用 到 桥梁 建 设 中 。但 因结 构 近
线, 主拱矢 高 3 计 算跨 径 1 0m, 0m, 2 边拱 拱 圈矢高 1 边跨 计算 跨径 7 拱肋 断面 为 1 5m×2m 8m, 2m, .
损 失 、 面抗裂 度 的下 降 。在 分 段 悬 臂 浇筑 的 大跨 截
公 路 与 汽 h y g wa s& Au o tv t mo i e App ia in lc t s o
11 6
度砼 桥梁 中 , 影 响尤 为显著 。 其
收缩徐变按 中 国规范所要求 的公式进 行计算 , 其
中利用徐 变系数 对应 力历 程 求积分 的方法 计算 徐 变
中心 距 离 为 2 。 3m
新颖, 受力 复杂 , 受力 特 性并 未 完 全被 掌 握 , 如 其 对
何 将实物 抽象 为计 算模 型 、 个 结构 和各 个 构 件 的 整 受 力性能 、 构件 间相 互 受力 的影 响 等都处 于研 究 和 探 索 阶段 。对 于先梁 后拱法 施工 的砼拱梁 刚构组 合
高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应的概率分析
收 稿 日期 : O 5 l O 2 O 一l 一3
作者简介 : 张建 仁 (9 8 ) 男 , 沙 理 工 大 学 教 授 , 士 . 1 5一 , 长 博
维普资讯
2
长 沙 交
通 学 院 学
报
第2 2卷
基础 上 的统 计模 型 。R L M 3模型Ⅲ 是 B zn IE B aa t P等 人在 B — B P KX模 型基 础上 基 于水 泥 浆 固化 理论
布柳河 大桥 为工程背景 , 进行 了相关 的概率 时效 分析 , 得出 了一些有益的结论 , 为布柳河大桥
的施 工 及监 控工 作 提 供 有 益 的 指 导 。 关 键 词 : 墩 大 跨 连 续 刚 构 桥 ;收 缩 徐 变 ;随机 有 限元 法 ;拉 丁 超 立 方 体 抽 样 高
中图分类号 : 4.3 U4 8 2 ;U4 1 5 4 . 文献标识码 : A
变形预 测 的随机 性是 非常 必要 的 。为 了把结 构不 可接 受 的变 形 风 险降 到最 低 , 构设 计及 计 算 中的 变 结 形 响应 应 当代表 一 定的置 信水 平而 不单 纯是 取其 均值 [ 。 2 ]
为此 , 本研 究基 于结 构时效 分 析 的随机 有 限元法 , 分析 了大 跨度悬 臂 梁桥在 变形 预 测方 面 的不 确 定 性特 性 , 最后 以广西 布柳 河大 桥为 工程 背景 , 进行 了相 关 的概率 分析 , 在 TD 并 AP程 序 中得 以实 现 。
维普资讯
第 2 卷 第 2期 2
2 0 年 6 6 0 月
长
沙
交
通
学
院
学
报
V0 . 2 No 2 12 .
大跨度桥梁混凝土收缩徐变效应分析(详细)
§ 6.2 徐变系数模型与徐变理论
6.2.3 偏重理论的徐变数学表达式
(3)三种徐变理论的比较 c、混合理论 与上述两种理论相比,一定程度上更好地反映了徐变的基
本特征,但对于加载初期,尤其是早期加载的混凝土徐变迅速发 展的情况不能很好地反映,对于构件厚度、混凝土配合比的影 响都没有给出.
§ 6.3 徐变应力-应变关系
§ 6.1 混凝土收缩徐变的基本概念
6.1.2 混凝土收缩徐变的机理及其影响因素
(1)收缩机理 1)自发收缩:水泥水化作用(小) 2)干燥收缩:内部吸附水蒸发(大) 3)碳化收缩:水泥水化物与CO2反应
(2)徐变机理(ACI209, 1972) 1)在应力和吸附水层润滑的作用下,水泥胶凝体的滑
动或剪切产生的粘稠变形; 2)应力作用下,由于吸附水的渗流或层间水转动引起
徐变度:
(t, τ)= c / e c = /E
适用性:桥梁结构中,混凝土的使用应力一般不超过其极 限强度的40~50%,试验发现,当混凝土柱体应力不大于0.5fck时, 徐变变形与弹性变形之比与应力大小无关的假定是成立的.
§ 6.2 徐变系数模型与徐变理论
6.2.1 徐变系数的定义
长期荷载作用下,结构在弹性 变形△e 以后,随时间增长而 持续产生的那部分变形量△c, 称为徐变变形.
t
t
论,加载后期用先
天理论.
t
t
先天理论
t
§ 6.2 徐变系数模型与徐变理论
6.2.3 偏重理论的徐变数学表达式
(2)徐变基本曲线的函数 (t,0)
狄辛格于1937年提出徐变基本曲线公式:
式中,k,0—加载龄期=0、t= 时的徐变系数(终极值); —徐变增长速度系数;
连续刚构桥收缩徐变效应浅析
连续刚构桥收缩徐变效应浅析摘要:混凝土收缩徐变对连续刚构桥的挠度及应力有非常显著的影响。
本文以沪蓉高速公路上一座特大桥为实例,现场实测了大桥在成桥初期的挠度及应力变化。
同时,运用有限元软件MIDAS/CIVIL按不同规范进行仿真计算,并与实测结果进行对比分析,得出了一些有益的结论。
关键词:连续刚构桥;收缩徐变;挠度;应力正确地估计及预测收缩、徐变对高墩大跨预应力连续刚构桥的挠度和应力的影响,对于桥梁设计、施工及维护保养具有重要的意义。
迄今为止,许多学者对混凝土桥梁的收缩徐变作了大量分析研究[5]~[7],但结合高墩大跨连续刚构桥的实测研究较少。
笔者在沪蓉西高速公路建设时,参与了一座特大型桥梁的施工监控项目,并测得了大量的应力、挠度等监控数据。
本文,笔者以该大桥为实例,对其成桥初期的收缩徐变进行现场测试,并与计算结果进行了比较分析。
1、工程背景该特大桥是沪蓉西高速公路上的一座特大型桥梁,该桥最大主墩高178m,位列同类型桥梁世界第一(见图1)。
主桥分左右两幅,上部构造为106+3×200+106m五跨预应力钢筋混凝土连续刚构箱梁,梁高采用1.8次抛物线变化,从跨中的3.5m渐变至墩梁固结处的12m;箱梁采用三向预应力结构,主桥箱梁混凝土强度等级为C55,弹性模量,容重25.5;重力加速度,设计荷载为汽车-超20级,挂车-120级。
3、结构有限元分析桥采用悬臂浇筑法施工,根据施工的实际情况,采用有限元计算软件MIDAS/Civil,对桥梁结构进行有限元施工仿真分析。
主梁按每个施工节段划分为一个单元,墩身按每10 m划分为一个单元,用梁单元建立有限元分析模型,全桥共划分为437个单元,442个节点。
其中,上部结构划分为211个单元,下部结构划分为226个单元,主墩顶部均与箱梁固结,墩底均采固结;边跨箱梁则采用可动铰支承与桥墩相连。
计算过程中,施工阶段的划分亦根据实际的施工顺序将施工过程共划分为57个施工阶段。
大跨径预应力混凝土连续梁桥徐变影响分析
大跨径预应力混凝土连续梁桥徐变影响分析摘要:预应力混凝土箱梁结构因具有良好的受力性能而在现代的桥梁工程中得到广泛应用。
然而,由于徐变等因素的长期影响,桥梁结构的开裂、变形过大和承载力不足等问题日益普遍。
引起这些问题最重要的原因是混凝土的收缩徐变效应。
本文选取合理的徐变系数后,从相对湿度、加载龄期、二期恒载上桥时间两个因素对徐变影响进行分析研究,提出控制后期桥梁挠度变化的建议。
关键词:徐变影响;相对湿度;加载龄期;二期恒载;变形Abstract: prestressed concrete box girder structure with good mechanical properties and in the modern bridge is widely used in engineering. However, due to the long-term effects of creep and other factors, the bridge structure cracking, large deformation and bearing capacity of the problem such as inadequacy increasingly common. The cause of this problem was the most important cause of concrete shrinkage and creep effect. This paper selects the reasonable creep coefficient, the relative humidity, the age, two stage constant load on the bridge of time two factors effect on the creep analysis, put forward to control late bridge deflection change proposal.Key words: influence of creep; relative humidity; the age; two stage constant load; deformation0 引言收缩徐变是混凝土的时变特性,随着时间的推移而不断变化。
大跨径桥梁施工中混凝土的徐变收缩及其影响因素
大跨径桥梁施工中混凝土的徐变收缩及其影响因素摘要:徐变是当荷载作用在混凝土构件上,试件首先发生瞬时弹性变形,随后,随时间缓慢地进一步增加变形。
这种缓慢增加的变形称为混凝土的徐变变形。
收缩是在无荷载情况下,混凝土构件发生随时间缓慢变形,这种变形称为混凝土的收缩变形。
它们对大跨径桥梁有着重要影响,因此,本文对它们进行研究的同时,也着重对其影响因素作出分析。
关键词:大跨径桥梁施工;徐变;收缩;影响因素在实际混凝土结构中,徐变、收缩与温度应变是混杂在一起的.从实测的应变中,应扣除温度应变和收缩应变,才能得到徐变应变。
在分析计算中温度应力与温度应变往往单独考虑。
而徐变与收缩则可在一起考虑。
混凝土的徐变,通常采用徐变系数来描述。
目前国际上对徐变系数有两种不同的定义。
如在时刻开始作用于混凝土的单轴向常应力至时刻t所产生的徐变应变为,第一种徐变系数采用混凝土在28天时的瞬时弹性应变定义,即。
采用这种定义的是CEB一FIP标准规范(1990年版)及英国标准BS5400第四部分(1984年版)。
徐变系数的另一种定义可表示为,这一定义是由美国ACI209委员会报告所建议的(1982年版)。
在该建议中,混凝土的标准加载龄期,对于潮湿养护的混凝土为7天,对于蒸汽养护的混凝土为1-3天。
从时刻开始对混凝土作用单轴向单位应力,在时刻t所产生的总应变通常定义为徐变函数。
对于上述两种徐变系数的定义方法,徐变函数可分别表示为与。
混凝土的收缩是混凝土凝固由于所含水分的蒸发及其它物理化学的原因(但不是由于应力的原因)产生的体积的缩小。
与收缩相反的是混凝土凝固因含水量的增加也导致其体积的增加。
混凝土的收缩应变,一般表达为的函数形式。
混凝土收缩应变终值的预计,主要依据环境条件、混凝土成分及构件尺寸。
DIN4227指南、CFB-FIP建议、ACI209委员会建议及BS5400规范都有相应计算方法。
混凝土的徐变、收缩对桥梁结构的影响表现在:(l)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。
大跨径简支转连续箱梁桥收缩徐变效应分析
大跨径简支转连续箱梁桥收缩徐变效应分析大跨径简支转连续箱梁桥在使用过程中会受到外界环境的影响,其中一个重要的因素就是收缩徐变效应。
收缩徐变是指混凝土在硬化过程中,由于水分的蒸发和化学反应导致体积缩小和变形的现象。
由于收缩徐变的存在,大跨径简支转连续箱梁桥在使用过程中可能会发生变形和应力集中,并对结构的正常工作产生负面影响。
因此,对于大跨径简支转连续箱梁桥的收缩徐变效应进行分析是十分必要的。
首先,为了分析大跨径简支转连续箱梁桥的收缩徐变效应,需要确定以下几个参数:混凝土的收缩徐变系数、初始收缩徐变量、收缩量的计算方法等。
其中,混凝土的收缩徐变系数是指混凝土在硬化过程中由于水分蒸发引起的收缩率;初始收缩徐变量是指混凝土初凝后的收缩变形,并在特定时间内稳定;收缩量的计算方法一般可以采用ACI209R和AS3600等规范中的方法。
其次,进行收缩徐变效应的分析需要建立结构模型,并进行有限元计算。
由于大跨径简支转连续箱梁桥一般具有较复杂的结构形式,因此需要采用三维有限元分析软件建立模型,并进行计算。
在建立模型时,需要考虑桥梁的几何形状、材料的力学性质、荷载情况等因素,并根据实际情况进行合理的简化。
在有限元计算中,可以通过施加虚拟荷载来模拟收缩徐变效应。
在施加虚拟荷载时,可以考虑桥梁的横向和纵向收缩徐变,以及不同部位的不同收缩徐变系数。
通过有限元计算,可以得到桥梁在不同时间点的变形和应力分布情况。
最后,根据有限元分析的结果,评估大跨径简支转连续箱梁桥在收缩徐变效应下的工作性能。
可以通过比较不同时间点的变形和应力来评估结构的变形和应力集中情况,并根据规范的要求进行评价。
如果发现结构存在问题,需要进行合理的加固设计和施工措施,以减小收缩徐变效应的影响。
总之,对于大跨径简支转连续箱梁桥的收缩徐变效应进行分析是十分必要的。
通过合理的参数设置、有限元分析和评估,可以有效地预测和评估桥梁在收缩徐变效应下的工作性能,并采取相应的措施来减小收缩徐变效应的影响,确保桥梁的正常使用和安全运行。
大跨径连续刚构桥收缩徐变探析
大跨径连续刚构桥收缩徐变探析1前言近几十年来的桥梁结构逐步向轻巧、纤细方面发展,但桥的载重、跨长却不断增加。
连续刚构桥具有明显的优点,其顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度大,墩刚度较柔,顺桥向抗推刚度小,允许有较大的墩位位移,可以有效减小温度、混凝土收缩徐变、地震的影响,桥整体性能好,结构受力合理,其投资比斜拉桥、悬索桥同等跨径下要低,在高墩结构中也比一直以来最便宜的简支梁桥在同等条件下投资偏低或是相同。
随着桥梁施工技术水平的提高,对混凝土收缩、徐变和温度变化等因素引起的附加内力研究的深入和问题的不断解决,大跨径预应力混凝土连续刚构桥己成为目前主要采用的桥梁结构体系之一。
但也存在一些问题,比如连续刚构体系对大跨径PC连续刚构桥优化设计方面的研究不多,可供借鉴的资料较少;由于连续刚构桥的联长越来越大,跨数将越来越多,随之而来的多跨连续刚构桥的合龙问题将是值得深入研究的问题。
而现今合龙问题研究的不是很多,尤其是合龙中的主要工序一一顶推。
以前少跨刚构桥顶推主要是克服合龙温差效,更主要的是克服收缩徐变效应,故顶推施工很有必要研究。
2 建模分析顶推力与位移关系图1 阿蓬江特大桥有限元模型本文以阿蓬江特大桥为依托进行建模计算,本桥纵坡为2.76%,左墩为3#墩,墩高80m,墩中心节点编号为28;右墩为4#墩,墩高100m,墩中心节点编号为78。
预应力砼连续刚构桥在完成体系转换后,后期砼收缩徐变与降温效应相组合使两墩之间主梁有缩短的趋势,迫使墩顶向跨中方向发生位移,墩顶、墩底产生较大的弯矩,同时主梁受到砼纤维限制,在结构内部产生拉应力,对结构造成危害。
因此,在边跨合拢后、中跨合拢前對中跨悬臂端部施加一个水平推力,使桥墩产生一个预偏位来抵抗上述位移,有利于桥梁后期受力,增加结构的安全度。
在最大悬臂端分别施加0KN、100kN、200kN 、300kN的顶推力,两个主墩墩身对应在0#块中心的节点(28号、78号节点)处的水平位移见表1。
连续刚构桥运营后砼收缩徐变对梁挠度的影响分析
连续刚构桥运营后砼收缩徐变对梁挠度的影响分析摘要:连续刚构桥是对混凝土收缩、徐变较为敏感的结构体系。
对这种桥梁运营期的收缩、徐变效应的估算不足,会直接关系到对桥梁实际营运情况的分析与判断,同时影响到桥梁的正常使用寿命、美观及最终导致过早的桥梁维修。
本文主要围绕己建成的连续刚构桥通过建立有限元模型展开运营期混凝土收缩徐变效应对主梁挠度影响分析,尝试得出了混凝土收缩徐变对主梁挠度变化的影响规律。
关键词:连续刚构桥;收缩徐变;挠度;有限元分析0 前言大跨度连续刚构桥,具有结构整体性能好、抗震能力强、抗扭潜力大,桥体简洁明快等优,在我国桥梁建设中占有重要地位。
但是,由于墩梁固结,对温度变化与混凝土收缩、徐变等比较敏感。
近年来,已建的大跨径连续刚构桥中普遍出现了主梁跨中下挠过大的问题。
主梁的过度下挠影响了桥梁的行驶舒适性和安全性,同时对桥梁的景观效果产生影响,进一步影响了桥梁的安全性和使用寿命。
主梁下挠的特点表现为:(1)挠度长期增长,增长率随时间可能呈加速、降低或者保持匀速变化的趋势。
(2)结构的长期挠度远大于设计计算的预计值。
大跨径连续刚构的主梁过度下挠,不仅导致养护费用的大幅增加,破坏桥梁的美观,更重要的是造成桥梁交通运营和结构安全度的降低。
同时跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂,而箱梁梁体裂缝增多使结构刚度降低,进一步的加剧了跨中下挠,这两者互相影响形成了恶性循环。
因此对连续刚构桥下挠成因的分析就显得的尤为重要。
鉴于混凝土的收缩和徐变是混凝土材料本身固有的时变特性,会导致混凝土结构受力与变形随着时间的变化而变化,在持续荷载作用下,徐变会降低相对于该荷载而言的梁体刚度。
本文主要通过建立有限元模型讨论了混凝土的收缩徐变对连续刚构桥的下挠随时间的影响规律。
1 工程背景某桥分左右两幅,主桥部分为66m+120m+66m预应力混凝土连续刚构桥,如图1所示。
主桥上部为变截面单箱单室连续梁,箱梁顶板宽13.5 m,底板宽7. 0 m,外翼板悬臂长3. 25 m ,箱梁顶板设为2%单向横坡。
高铁大跨度预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变机理研究
作者简介:吴军,男,重庆,大学本科,助理工程师,市政二级建造师,项目部
中心试验室副主任。主要从事铁路、公路材料检测、混凝土配制、实体质量检测 及相关管理工作。
高铁大跨度预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变机理研究
作者: 作者单位: 刊名: 吴军 中铁隧道集团有限公司工程试验中心 城市建设
英文刊名: 年,卷(期):
3.收缩徐变下结构的应变分析
3.1 徐变作用下结构的总应变(t)
在线性徐变理论中通过徐变系数和弹性应力即可求出总应变。 (1)应力不变条件下: (t)= e+ c(t) = e[1+ (t,)] 其中,徐变系数(t,)是指加载时刻为的 t 时刻的徐变系数。 (2)连续变化的应力条件下:
3.施工过程中的理论与徐变值比较
桥梁施工中的主梁收缩徐变观测是一项长期、烦琐的现场监测工作。根据以往的经验, 我们选用 JMT-36B 型温度传感器和 JMZX-215A 型混凝土埋入式应变计, 其观测值较为稳定, 并且耐久性较好,适合收缩徐变的长期观测。我们在典型控制截面处埋设了应变计,对每一 施工梁段的每一工况:移挂篮、浇注混凝土、预应力张拉,都进行了应变观测。比较观测值 与理论值,以掌握主梁的内部收缩徐变情况,确保施工期主梁的安全。在施工过程中,我方 在保证结构安全的提前下,与施工单位紧密合作,尽可能地方便施工,加快施工进度,并对 施工单位提出的监控工作中的问题及时进行答复。
1.预应力混凝土连续梁桥施工简介
预应力混凝土连续梁桥是一种超静定结构,与普通钢筋混凝土连续梁桥具有相同的受 力特点,但是因为预应力结构能够充分发挥高强材料的性能,有着结构轻型化的优势,具 有比钢筋混凝土连续梁桥更大的跨越能力,因此预应力混凝土连续梁桥成为跨径较大的桥 梁的热门应用梁型。 一般连续梁体系的桥梁的常见施工方法有:移动模架逐孔施工法、落地支架就地浇筑 法、顶推施工法、悬臂施工法、转体施工法等。设计人员将根据桥位施工的环境、地形、 施工难度以及桥梁规范设计要求等各方面的因素综合考虑之后选择适合的桥型,每一种施 工方法都有其自身的特点和适用条件。这其中,悬臂浇筑是我国应用比较广泛的一种方法, 因为具有适应性强、工程造价低、运输设备要求低等优点,施工质量比较容易进行控制; 缺点是工期较长,而且劳动力的用量特别多。但是因为悬臂浇筑施工法不需要大量的支架 和一些临时设备,不影响桥下通车、通航,而且施工不受季节和河床水位的影响,所以悬 臂浇筑施工是目前符合我国国情的预应力混凝土的施工方法。这种施工方法是以墩顶段(0 号块)为起点,通过挂篮对称向两边往前逐块移动浇筑混凝土,并且待混凝土达到一定的 强度后,再循环进行下一块进行施工的技术。
高墩大跨度连续刚构桥稳定性分析
高墩大跨度连续刚构桥稳定性分析摘要:在高等级公路沿线地貌起伏大、山岭重丘区等地,架设的高墩大跨桥梁日益增多,预应力混凝土连续刚构桥以其跨越能力大、整体性强、受力合理、施工工艺成熟等优点受到桥梁工程师的欢迎。
而高墩连续刚构桥多采用薄壁结构,并且墩高、跨径不断加大,为确保桥梁的安全使用,对其进行稳定性分析是必不可少的。
关键词高墩连续刚构稳定性设计一、引言高墩大跨度连续刚构以其跨越能力大、经济性较好等优势大量的运用于公路、城市桥梁,特别是高速公路进入山区后更是成为了跨越沟谷最常见的大跨度桥梁。
本文以贵州镇胜高速公路虎跳河特大桥主桥设计为背景,重点介绍高墩大跨连续刚构的设计特点,如设计时考虑主墩截面特殊设计、合龙时顶推方法解决主梁位移较大及其产生的边主墩较大内力问题。
连续刚构桥是墩梁固接的连续梁桥。
它是在连续梁桥和T型刚构桥的基础上发展起来的大跨径桥梁最常用的形式之一,具有跨越能力大,行车舒适,无需大型支座等特点。
该类桥梁特别适合于跨越深谷、大河、急流的桥位。
今年以来,在西部大开发的交通建设中,穿越山岭重丘区架设在陡坡深谷之间的高墩大跨度桥梁日益增多,给高墩、大跨度连续刚构桥的发展带来了新的机遇;如何确保结构的安全和稳定,保证结构的受力合理和线形平顺,为大桥安全、顺利地建成提供技术保障,本节就此进行了分析说明。
二、虎跳桥简介虎跳河主桥桥跨布置为120m+4×225m+120m六跨一联的预应力混凝土连续刚构桥,主墩均为薄壁墩,高度较高的6、7号桥墩下部分采用整体(双幅)箱形断面。
主桥全长1140m,镇宁、胜境关两岸各设一交界墩。
镇宁岸引桥为5×50m先简支后连续的预应力T梁,胜境关岸为5×50+6×50m先简支后连续的预应力T梁。
全桥总长1957.74米。
连续刚构桥的主梁与桥墩固结,上下结构协同受力,使得墩顶处箱梁截面的负弯矩减小,有利于减小梁高;桥墩高而柔,顺桥向抗推刚度小,能有效地减小湿度和混凝土收缩、徐变和横向抗扭刚度大,能满足特大跨径桥梁的受力要求。
21-混凝土收缩徐变对铁路高墩大跨连续刚构桥的影响研究
全桥合拢完成 (73 阶 段 )后 收 缩 徐 变 对 墩 底 弯 矩 的
在施 工 控 制 的 过 程 中,挠 度 控 制 是 非 常 重 要 的
影响很大。12#、13#墩在成桥 20a(94 阶段)后 不 一个环节,它是 评 定 施 工 控 制 的 主 要 标 准。 为 了 得
考虑收缩徐变时的弯矩是考虑收缩徐变时的弯矩的 出成桥后期混凝土 收 缩 徐 变 对 桥 面 挠 度 的 影 响,软
收 稿 日 期 :2012-08-31 作 者 简 介 :吴 勇 往 (1969— ),男 ,正 高 级 工 程 师 ,主 要 从 事 高 速 公 路工程建设与管理工作
图1 主桥立面示意图 (单位:m)
2 有限元模型的建立[3]
由于需要考虑桥梁结构的体系转换和混凝土的 收 缩 、徐 变 问 题 ,对 该 桥 用 正 装 法 进 行 分 析 。 利 用 有 限元软件 MIDAS/Civil模拟了 该 桥 的 施 工 阶 段,此 模型可较好的模拟 结 构 预 应 力 筋 的 作 用,并 能 方 便 的建立连续刚构桥 的 模 型,综 合 考 虑 各 种 工 况 组 合 作用的效应。
有限 元 模 型 将Байду номын сангаас全 桥 离 散 为 148 个 节 点、123 个 单元,墩 身 33 个 单 元、桥 面 90 个 单 元 (节 点 号 1~ 91)。 全 桥 有 限 元 模 型 及 单 元 划 分 如 图 2 所 示 。
图2 全桥计算模型及单元划分图
3 收缩徐变对铁路高墩大跨连续刚构 桥的影响
(1)考 虑 钢 筋 对 自 重 的 影 响,将 C55 混 凝 土 容 重 2.4×103 kg/m3乘 以 系 数 1.04。
(2)预 应 力 筋 线 形 按 照 设 计 图 纸 输 入 ,纵 向 预 应 力张拉控制应力输 入 设 计 张 拉 应 力,预 应 力 损 失 将 由软件自动计算。
桥梁结构收缩徐变效应分析方法
桥梁结构收缩徐变效应分析方法摘要:随着大跨预应力混凝土梁桥的迅速发展,促使桥梁收缩和徐变影响的分析和计算成为结构设计人员越来越关心的问题,因此徐变计算理论和方法得到了不断发展。
本文综述了徐变的各种分析方法以及现在常用的各种方法,并对这些方法进行了简要评述,随后讨论了徐变计算的发展方向。
关键词:预应力混凝土梁桥,混凝土,收缩徐变,分析方法收缩徐变效应分析方法的基本假定由混凝土徐变引起的结构徐变变形和结构次内力计算,因各种客观因素的复杂性,要精确分析是十分困难的,特别是对于处于自然环境中的实际桥梁的收缩徐变效应分析,甚至可以说是不可能的,因此在实际的桥梁设计阶段,分析中一般采用以下基本假定:不考虑结构内配筋的影响,把结构当作是素混凝土,这对预应力混凝土结构含筋率较小的情况下是适用的;混凝土的弹性模量假定为常值,试验证明,混凝土的弹性模量随时间变化而变化,一般可增加10-15%,但考虑到徐变系数的计算值中已部分包括了这一因素,可取常值计算;应力的数值低于混凝土强度的40~50%左右,或者是说在工作应力范围之内,采用徐变线性理论,即徐变应变与应力成正比关系的假定,由此“力的独立作用原理”和“应力与应变的叠加原理”等均在此适用。
在叠加原理和线性徐变假设条件下,总应变可表示为:(1)式中:为初始预应力的张拉时刻和干燥开始的时刻;为预应力发生变化的时刻,在和之间。
上式中的第一项为初始预应力的弹性应变和徐变应变,第二项为在每一个时间段内由于预应力的变化和外加荷载引起的弹性应变和徐变应变,第三项为收缩应变和温度应变。
经典徐变分析方法最早的徐变计算方法是McMillan于1916年提出有效模量法,后来的研究者在此基础上不断提出了几种更加复杂的方法。
这些方法基本是通过使用柔度函数的简化形式进行结构的徐变分析,如徐变率法、流动率法等多种方法,随后Bazant 和Panula基于当时大量的徐变数据对徐变计算方法进行了系统分析,认为前面提到的几种方法总体上不如有效模量法准确,当时提出这些方法的主要目的是将徐变求解的积分方程转化为代数线性方程TPTP。
例析高墩大跨连续刚构桥合拢顶推力确定
例析高墩大跨连续刚构桥合拢顶推力确定0 引言由于连续刚构能明显降低结构高度而且具有外形美观、整体性能好等显著优点,在桥梁工程中被广泛采用。
但是,由于混凝土收缩、徐变、温度变化等都会对结构产生一定的附加内力,特别是对温度的敏感程度较高,在合龙段施工过程中,合龙时的实际温度同设计温度可能会有偏差,该温差将会使梁体产生位移,引起主墩产生水平偏位,产生二次应力。
同样,后期的收缩徐变也会使梁体产生竖向挠度和水平位移以及附加内力,造成主墩的偏位,影响了桥梁的美观和行车的舒适性,同时对主墩的受力产生不利影响。
对高墩大跨连续刚构桥,顶推力的大小与水平位移量有关。
本文以某在建连续刚构桥为研究对象,开展了高墩连续刚构桥合龙顶推力确定的探索。
1 工程背景某在建连续刚构桥全长372m,桥跨布置为96m+180m+96m。
上部箱梁为变截面单箱单室断面,采用纵向、横向和竖向三向预应力体系。
从悬臂端到0 号块根部箱梁高度和底板厚度均按1.8 次抛物线变化。
主墩由双肢薄壁墩+箱墩组成,薄壁墩为矩形空心截面,双肢薄壁墩之间设一道系梁,墩身上部端与箱梁0号梁段固接,下部端箱墩固结,箱墩下部与承台固结。
墩高分别为146m、142.1m。
本桥采用悬臂浇筑施工,0#块在临时支架上进行浇筑,1~20#节段利用挂篮悬臂浇筑,而后进行边跨、中跨合龙。
结构分析采用MIDAS—CIVIL 有限元程序,计算采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT G D62- 2004)。
全桥共划分196个单元,200个节点。
其中上部结构单元106 个,桥墩单元90 个,墩顶节点与对应箱梁节点刚性连接。
全桥共划分53个施工阶段。
2 顶推的作用通过理论计算及工程实际应用可知,改善因长期荷载作用下混凝土收缩、徐变及温度效应对连续刚构桥墩柱受力及变位产生的不利影响是顶推力设计的首要目的。
连续刚构桥可以使用千斤顶改善合龙段受力情况,一般只在中跨合龙时适当使用,其主要作用是:首先,改善温度对合龙的影响。