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预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

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公路交通科技 2015年第8期32卷 113-119页

作者：白伦华朱劲松天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基... 详细信息

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。

关键词：桥梁工程预应力混凝土箱梁桥数值分析腹板疲劳寿命评估方法变角度桁架模型箱梁横向效应

预应力混凝土箱梁桥悬浇梁段竖向接缝强度研究

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公路交通科技 2011年第6期28卷 103-108页

作者：袁明颜东煌长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114

为了分析悬臂浇注施工的预应力混凝土(PC)箱梁桥在梁段之间存在的竖向接缝对混凝土整体强度影响,通过2座实桥与室内模型梁的接缝混凝土强度测试和承载能力试验发现:在正常施工条件下,大部分接缝处混凝土强度与腹板一般位置相比存在一定... 详细信息

为了分析悬臂浇注施工的预应力混凝土(PC)箱梁桥在梁段之间存在的竖向接缝对混凝土整体强度影响,通过2座实桥与室内模型梁的接缝混凝土强度测试和承载能力试验发现:在正常施工条件下,大部分接缝处混凝土强度与腹板一般位置相比存在一定折减,其主要原因在于接缝附近端部混凝土由于振捣比较困难,混凝土沉积不均匀,导致接缝处混凝土质量要比一般位置混凝土质量差;接缝处不同混凝土粗糙度对混凝土箱梁抗拉强度有影响,其开裂荷载比整体一次浇注模型梁有所降低。因此施工中必须控制其接缝质量,增加交界面混凝土粗糙度,以提高新老混凝土结合面的粘结性能。

关键词：桥梁工程预应力混凝土箱梁桥承载能力试验竖向接缝混凝土强度粗糙度

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预应力混凝土箱梁桥底板纵向裂缝分析研究

中华建设 2020年第9期 0133-0135页

作者：叶妙宝安徽省城建设计研究总院股份有限公司

当前，预应力混凝土箱梁桥的运用越来越广泛，与此同时暴露出的问题越来越多，特别是主梁的裂缝问题，严重影响桥梁耐久性和安全运营。基于此，本文从设计施工等多方面对预应力混凝土箱梁桥产生裂缝的原因进行分析，重点对调研过程中发... 详细信息

当前，预应力混凝土箱梁桥的运用越来越广泛，与此同时暴露出的问题越来越多，特别是主梁的裂缝问题，严重影响桥梁耐久性和安全运营。基于此，本文从设计施工等多方面对预应力混凝土箱梁桥产生裂缝的原因进行分析，重点对调研过程中发现的底板纵向裂缝基于温度应力进行现场实测，掌握箱梁底板竖向温度梯度变化规律，提出在箱梁设计时应该考虑竖向温度梯度对底板受力影响的建议，期望对进一步提高箱梁桥的耐久性能够发挥益处。

关键词：预应力混凝土箱梁桥底板纵向裂缝

超高车辆-预应力混凝土箱梁桥碰撞荷载分析及撞后承载力评估

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公路交通科技 2022年第3期39卷 91-99,132页

作者：邹育麟邹品德申鹏张景峰四川沿江攀宁高速公路有限公司四川攀枝花617112 四川路桥桥梁工程有限责任公司四川成都610017 四川省交通建设集团股份有限公司四川成都610041 长安大学公路学院陕西西安710064

为研究超高车辆-预应力混凝土箱梁桥碰撞荷载及撞后结构的承载性能劣化规律,建立了精细的超高车辆撞击预应力箱梁桥有限元模型,并验证了数值计算模型的准确性和可靠性。分别考虑车辆速度、载重量、超高高度、车厢刚度、撞击角度以及混... 详细信息

为研究超高车辆-预应力混凝土箱梁桥碰撞荷载及撞后结构的承载性能劣化规律,建立了精细的超高车辆撞击预应力箱梁桥有限元模型,并验证了数值计算模型的准确性和可靠性。分别考虑车辆速度、载重量、超高高度、车厢刚度、撞击角度以及混凝土强度等6个因素,采用显式动力分析软件LS-DYNA进行不同参数下(18个工况)超高车辆-桥梁上部结构碰撞分析。结果表明:碰撞力时程曲线可以简化为突变阶段、振荡阶段以及衰减阶段3个不同阶段;碰撞过程中的冲量主要受碰撞力峰值、碰撞力均值和均值力持时影响,不同计算参数对简化碰撞力关键指标的影响有较大差异;碰撞过程中,车辆动能主要转化为车辆的塑性变形应变能;不同撞击工况下,被撞梁的竖向极限承载力下降水平都在18%以内;当预应力钢束撞断失效退出工作情况下,主梁的工作性能会受到严重影响,被撞侧底板及腹板钢束同时失效时,结构的竖向极限承载力下降程度达到54%。因此,需要对预应力钢筋的设计和防护予以重视。研究结果可以为建立简化碰撞力计算模型提供依据,并为桥梁防撞设计提供参考。

关键词：桥梁工程碰撞荷载数值模拟承载力评估超高车辆预应力混凝土箱梁桥

预应力混凝土箱梁桥施工过程中的剪力滞特性研究

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湖南交通科技 2018年第4期44卷 78-80,141页

作者：徐弘亮钟新谷赵超湖南棕榈浔龙河生态城镇发展有限公司湖南长沙410000 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

为了了解箱梁桥自平衡施工过程中剪力滞效应的影响,以剑江特大桥为工程背景,采用差分法计算了挂篮移动和混凝土浇筑过程中的剪力滞效应,并将其与现场实测数据进行了对比。结果表明:在挂篮移动和混凝土浇筑过程中悬臂梁均为正剪力滞效应... 详细信息

为了了解箱梁桥自平衡施工过程中剪力滞效应的影响,以剑江特大桥为工程背景,采用差分法计算了挂篮移动和混凝土浇筑过程中的剪力滞效应,并将其与现场实测数据进行了对比。结果表明:在挂篮移动和混凝土浇筑过程中悬臂梁均为正剪力滞效应;按施工过程计算混凝土自重产生的剪力滞效应要大于最大悬臂状态自重一次累加的剪力滞效应。

关键词：预应力混凝土箱梁桥剪力滞差分法自平衡施工

预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失分析与检测方法研究

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预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失分析与检测方法研究

作者：刘昶长安大学

学位级别：硕士

预应力混凝土箱梁桥中竖向预应力筋的主要功能是提供竖向预压应力来抑制主拉应力的发展，从而达到防止箱梁腹板开裂的目的。但是，箱梁桥腹板开裂的问题却始终存在，这主要是由于施工过程中的操作不当、定位不准以及体系自身缺陷等原因... 详细信息

预应力混凝土箱梁桥中竖向预应力筋的主要功能是提供竖向预压应力来抑制主拉应力的发展，从而达到防止箱梁腹板开裂的目的。但是，箱梁桥腹板开裂的问题却始终存在，这主要是由于施工过程中的操作不当、定位不准以及体系自身缺陷等原因而使竖向预应力损失过大，导致永存预应力不足。然而，目前却没有规范完整的竖向预应力损失计算方法，尚不能对竖向预应力损失作出准确估计。此外，竖向预应力筋在张拉锚固完成后，缺乏快速有效的实际张拉力检测手段，也使竖向预应力筋的施工质量难以得到保证。针对以上问题，本文着重研究了竖向预应力各项损失的计算方法以及竖向预应力实际有效张拉力的快速检测方法，并对新型二次张拉低回缩钢绞线锚固体系进行了初步研究。主要研究工作如下：（1）鉴于准确计算竖向预应力损失的重要实践意义，本文重点研究了竖向预应力各项损失计算理论、计算方法及其影响因素。以陕西省某连续刚构桥为依托工程，通过埋设穿心式压力传感器实测得到竖向预应力的各项损失值，并与理论计算值进行对比分析，最终确定各分项损失的大小比重并完善了传统的计算方法。（2）针对目前竖向预应力损失量值较大且缺乏有效检测方法的现象，从结果可靠性、方法通用性以及经济性三个方面对比分析了目前竖向预应力损失的几种检测方法，指出频率法是目前最适宜在实际工程中推广应用的检测方法。深入研究了振动频率检测法的测试原理和具体操作步骤，针对原方法的不足提出了一点改进建议，并具体针对依托工程桥梁进行了实桥测试试验，证实了该方法的可靠性。应用该方法检测了部分竖向预应力筋的实际有效预应力，并将检测结果与传感器所测数值进行对比。（3）对比分析了国内外主要竖向预应力锚固体系的优缺点，重点研究了目前普遍使用的精轧螺纹钢筋YGM锚固体系的工作原理及构造特点，指出了该体系存在的缺陷和不足。鉴于此，本文对新型二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力短索锚固体系的工作原理及其构造特点进行了重点研究，并阐述了具体的施工要点及注意事项，并对新型锚固体系下竖向预应力损失的计算特点进行了研究。

关键词：预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失检测频率法锚固体系

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预应力混凝土箱梁桥裂缝及控制研究

预应力混凝土箱梁桥裂缝及控制研究

作者：彭留留西南交通大学

学位级别：硕士

大跨径预应力混凝土箱梁桥由于具有诸多优点而得到广泛的使用,但是随之出现的预应力混凝土箱梁桥裂缝问题也是非常严重的,因此本文以南充嘉陵江左线特大桥为研究背景对影响预应力混凝土箱梁桥裂缝的主要因素进行了研究。其主要内容体现... 详细信息

大跨径预应力混凝土箱梁桥由于具有诸多优点而得到广泛的使用,但是随之出现的预应力混凝土箱梁桥裂缝问题也是非常严重的,因此本文以南充嘉陵江左线特大桥为研究背景对影响预应力混凝土箱梁桥裂缝的主要因素进行了研究。其主要内容体现在以下几个方面： (1)通过大量阅读相关文献,对预应力混凝土箱梁桥裂缝进行分类和归纳总结,以便对箱梁桥裂缝问题有个清晰的了解。并且对箱梁桥裂缝可能产生的原因进行阐述,为进一步的深入研究提供一个基础。 (2)本文采用桥梁专用软件midas/civil对背景桥进行计算分析,并重点研究混凝土箱梁桥裂缝影响因素中的温度梯度和竖向预应力。通过对选取的温度梯度模式的计算结果分析比较,得出温度梯度模式的选取非常重要,不同的温度梯度模式所得到的计算结果相差很大。把温度应力与活载作用下产生的应力相比较,可看出温度应力对整个桥梁的应力状态贡献很大,应予以足够的重视。通过对竖向预应力损失与腹板主应力关系图可以看出,竖向预应力对腹板主拉应力方向压应力储备影响很大。在对竖向预应力倾斜布置的研究过程中发现,倾斜角度在一定范围内,竖向预应力倾斜对腹板主拉应力方向压应力储备有一定的提升作用。 (3)为研究箱梁桥空间受力状态,采用大型通用有限元软件ANSYS对背景桥进行建模分析,并详细介绍了建模的过程。通过对比空间计算结果和平面计算结果,得出平面有限元软件仍然适用于桥梁整体的计算。但是,涉及到关键区域,则应该进行空间应力的分析。然后,通过分析顶板、腹板、底板纵向有效预应力损失对箱梁空间受力状态的影响,找出箱梁空间受力状态对纵向预应力较敏感的因素,进而为以后的设计和工程实际提供参考。最后,对竖向预应力弹性压缩损失进行了一定的探讨,为现阶段竖向预应力损失计算方法提供一些理论指导。 (4)预应力混凝土箱梁桥出现裂缝后,维修与加固同样至关重要,本文在参考相关文献的基础上,对箱梁桥维修加固的具体措施进行了详细的阐述,为类似工程的实施提供一定的参考。

关键词：预应力混凝土箱梁桥裂缝温度梯度竖向预应力空间应力状态纵向预应力损失维修加固

预应力混凝土箱梁桥施工阶段收缩徐变效应分析

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中外公路 2009年第3期29卷 101-104页

作者：郭时安冯沛邵旭东深圳市交通局广东深圳518000 湖南大学土木工程学院

该文以一座预应力混凝土箱梁桥——恩上立交桥为依托工程,在实测应变数据的基础上对比分析了3种目前公认较好的混凝土收缩徐变模型,即《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)(以下简称JTG D62)中的收缩徐变模型,GL... 详细信息

该文以一座预应力混凝土箱梁桥——恩上立交桥为依托工程,在实测应变数据的基础上对比分析了3种目前公认较好的混凝土收缩徐变模型,即《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)(以下简称JTG D62)中的收缩徐变模型,GL2000模型和B3模型。研究结果表明,GL2000收缩徐变模型更适合于节段施工桥梁结构施工阶段的收缩徐变效应计算。

关键词：预应力混凝土箱梁桥施工阶段应变测试收缩徐变

超高车辆撞击PC箱梁桥动态响应及损伤评估方法

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超高车辆撞击PC箱梁桥动态响应及损伤评估方法

作者：吴亚长安大学

学位级别：硕士

近年来,随着交通基础设施的大力发展,修建立体交通系统成为缓解交通负担的重要途径。然而,超高车辆撞击桥梁上部结构等碰撞事故频发,给立体交通的快速发展带来了新的挑战。碰撞事故一旦发生,将严重影响桥梁结构的安全状态和正常使用性... 详细信息

近年来,随着交通基础设施的大力发展,修建立体交通系统成为缓解交通负担的重要途径。然而,超高车辆撞击桥梁上部结构等碰撞事故频发,给立体交通的快速发展带来了新的挑战。碰撞事故一旦发生,将严重影响桥梁结构的安全状态和正常使用性能。桥梁结构设计主要考虑承受竖向荷载,而车辆侧向撞击桥梁势必会对桥梁结构的竖向承载性能产生影响。为了确保桥梁结构的安全,有必要深入探索超高车辆撞击桥梁上部结构的损伤破坏模式和动态响应,并提出超高车辆-预应力混凝土箱梁桥撞击后的损伤评估方法。本文依托国家自然科学基金青年科学基金项目“超高车辆撞击下预应力混凝土梁损伤机理及损伤评估方法研究(51908049)”。采用数值模拟与理论分析相结合的方法对超高车辆撞击预应力混凝土箱梁桥上部结构动态响应及损伤评估方法开展研究。本文采用LS-DYNA软件建立了超高车辆撞击预应力混凝土箱梁桥上部结构的精细化有限元模型,基于典型的落锤冲击钢筋混凝土(RC)梁和预应力混凝土(PC)梁试验,验证了有限元模拟的正确性和有效性。接着采用参数化研究方法,分析了不同车辆参数和桥梁参数对预应力混凝土箱梁桥撞击损伤破坏模式和动态响应的影响。最后,提出了一种基于竖向剩余承载力的PC箱梁受撞击后损伤评估方法。主要研究内容及结论如下:(1)系统阐述了国内外现阶段对于落锤、摆锤冲击构件以及超高车辆撞击桥梁上部结构的损伤破坏模式和损伤评估方法的研究现状。详细介绍了车-桥碰撞有限元模拟中的显式分析方法的工作原理、碰撞接触算法和沙漏效应。(2)采用有限元软件LS-DYNA对典型的落锤冲击RC梁、PC梁试验进行模拟,对比分析了有限元模拟和试验结果的冲击力时程曲线、位移时程曲线和裂缝发展模式。验证了本文所采用的材料本构模型、应变率效应、碰撞接触算法、边界条件等有限元模拟参数取值的有效性和合理性。(3)采用单一变量法进行参数化研究,探究了车辆速度、车辆质量、撞击角度、撞击高度、混凝土强度和预应力大小等因素对预应力混凝土箱梁桥在撞击过程中动态响应的影响,深入分析了撞击损伤过程、撞击力时程、跨中位移时程等主要动态响应指标。研究结果表明:车辆参数对箱梁桥在撞击过程中的损伤影响非常显著,而桥梁参数的影响则相对较小。因此,在桥梁抗撞设计中,应主要考虑车辆参数的影响。另外,针对车辆侧向撞击导致的损伤,桥梁发生整体型损伤的可能性较小,应重点关注局部型损伤。(4)结合大量有限元模拟结果和数据统计分析,提出了一种基于竖向剩余承载力的PC箱梁桥撞击后损伤评估方法。该方法利用损伤指数公式对损伤程度进行等级划分,并拟合出了不同车辆质量和速度组合下的m-v曲线图,以快速有效地评估PC梁的损伤程度。此外,基于能量守恒原理,本文提出了预测最大撞击力的计算公式,可为PC梁的局部损伤评估提供参考。

关键词：桥梁工程超高车辆预应力混凝土箱梁桥损伤破坏模式动态响应损伤评估方法