大跨连续刚构桥主梁跨中底板配束优化设计研究

为研究预应力混凝土连续刚构桥主梁跨中底板上弯形式配束对桥梁服役性能的影响和优化设计方法,以某主跨150m预应力混凝土连续刚构桥为研究对象,基于midas软件建立有限元模型,分别从桥梁结构承载能力极限状态和正常使用极限状态两方面对比分析底板索上弯配束产生的径向力效应与汽车荷载效应对正常服役性能的影响。将传统带挂梁的T型刚构桥挂梁铰结变固结,提出底板索区段为等截面梁段,水平配束的优化设计方法,通过与上弯布置形式的结构的有限元分析结果对比,验证了优化设计方法的有效性。研究结果表明,相对传统曲线上弯配束设计,水平底板索优化方法可有效提高桥梁结构服役性能。

中小跨径Y型墩连续刚构桥配束设计研究

配束设计是中小跨径Y型墩连续刚构桥设计的关键工作。墩梁固结的桥墩参与分配主梁内力,配束设计时必须一同考虑主梁、桥墩及基础。采用桥梁博士和Midas Civil软件辅助配束设计,按估算钢束、布置钢束和验算钢束的步骤进行配束设计。研究表明,支架现浇施工的中小跨径Y型墩连续刚构桥可采用通长配束方案;结合钢束估算数量变化规律,依次配置支点梁端、过渡梁段、跨中截面的钢束,通过支点控制截面将合成各个梁段,能有效简化配束设计。

体外预应力加固连续梁桥的合理配束线形讨论

体外预应力技术是一种主动对结构加固的技术,针对连续梁桥中典型的多折线配束线形,将其位置参数化,以连续梁关键截面最大弯矩为目标,对体外束配束位置参数展开讨论,并结合一座实桥加固中的配束线形分析,说明了该方法的应用效果。

体内外混合配束预应力连续梁桥的设计计算方法研究

针对现有的体外预应力结构设计计算方法的不足,提出了将体外预应力桥梁视为由体外索构件和主梁构件构成的组合结构进行受力分析的计算方法。依据普通预应力混凝土梁截面配筋的估算方法对体内外混合配束梁的预应力筋(含体内及体外预应力)用量进行估算,阐述了体外预应力筋索力及偏心距的确定方法,并以白马垄体外预应力大桥为例进行了实桥的预应力筋(含体内及体外预应力)配置与结构验算。

预应力砼连续梁体系自动配束

本文研究预应力砼连续梁体系自动配束问题,导出了适合于多跨连续梁任意体系转换型式的自动布束的力学方程.并对某三跨连续梁进行了计算,结果表明:采用本论文的调束方法,调束一次完成,不用考虑由于结构体系转换产生的徐变次内力及在超静定结构施加预加力产生的次内力.

遗传算法在预应力混凝土连续梁配束中的应用

大跨度预应力混凝土连续梁桥 ,尤其是节段施工预应力混凝土连续梁的配束设计是一个复杂的动态过程 ,以致按传统方法调束特别繁琐。以配束后结构的应变余能极小为目标 ,将遗传算法用于求解此类问题 ,这样配束设计同时受到几何构造约束及受力性态约束的双重困难 ,转化为按几何构造合理布置所求钢束的问题 ,减小了问题的困难度 ,从而加速设计周期。

体内外配束预应力混凝土箱梁的力学响应研究

对于体内外混合配束的预应力混凝土箱梁,根据层壳单元理论,结合混凝土关联流动法则、混凝土弥散裂缝模式及钢筋的双线性理想弹塑性本构,建立了箱梁结构的非线性有限元模型,并进行了数值分析。通过对称加载和偏载加载的典型加载分析可知,偏载会产生应力集中的现象,使得结构的极限荷载偏低,故在结构运营过程中应尽量避免出现偏载的加载方式。无论对称加载或偏载加载,体内外混合配束的预应力混凝土箱梁都经历了较为明显的4个发展阶段,即弹性受力阶段、非线性初始阶段、非线性发展阶段和高度非线性阶段。研究结论可供工程设计参考。

梁格法在变宽箱梁配束中的应用

对一单箱多室变宽连续箱梁桥分别利用梁格法和平面杆系法建模分析,并将二者计算结果进行对比,指出宽幅桥在结构受力上的一些特点,并据此对杆系模型的配束方案给出修改建议,为今后类似桥梁的结构计算和预应力布置提供一定的参考。

基于“恒载零弯矩法”大跨度PC连续刚构顶板配束方法探究

基于恒载零弯矩理论,大跨度连续刚构桥的顶板束有多种优化分析的方法,如悬臂梁根部零弯矩、控制阶段截面零弯矩、零挠度法。通过Midas/civil有限元软件建模对比分析,优选出"大悬臂大配束、小悬臂小配束"的配束思路,并通过结构力学基本知识给予验证。这种配束思路对于设计人员具有重要的参考价值。

体内外混合配束预应力混凝土箱梁受力性能分析

针对预应力混凝土箱梁体内外混合配束方式,应用大型有限元软件ANSYS,对某简支箱梁模型的线弹性工作阶段进行受力分析,并将计算值与试验值进行比较,结果表明,ANSYS分析方法能够较好地模拟实际受力情况。借此建模方法通过相关参数分析,考虑预应力筋数目、力筋布置位置和张拉预应力等因素对箱梁受力性能的影响,为今后的体内外混合配束预应力箱梁设计提供一定参考。

体内体外混合配束连续刚构桥主梁下挠及处治分析

为解决混凝土收缩徐变和预应力筋预应力损失引起大跨连续刚构桥主梁下挠的常见桥梁病害,建立了安徽曹河大桥的有限元模型。运用大型通用有限元分析软件ANSYS模拟混凝土的收缩徐变,提出了混凝土收缩徐变、体内筋预应力损失以及主梁下挠间相关性的分析方法。分析了桥梁不同部位体内筋、不同程度预应力损失所引起的连续刚构桥主梁下挠,研究了混凝土收缩徐变对体内筋预应力损失的影响,探讨了体外筋补张拉方法对处治主梁下挠的作用,得到了体内体外混合配束连续刚构桥主梁下挠分析方法。

大跨径体内外混合配束连续刚构桥有限元分析

为了准确模拟体外预应力筋的受力行为,以一座大跨径体内外混合配束连续刚构桥为例,分别采用带刚臂杆单元和考虑自由滑移的体外筋单元模拟体外预应力筋,进行了考虑混凝土收缩徐变效应和节段施工特点的有限元分析,其中,自由滑移的体外筋模型是基于体外预应力筋与转向块之间可自由滑动而导致体外预应力筋在全(换字)长范围内为常应变构件的受力特点而建立。从关键截面挠度、弯矩、体外筋轴力方面对比分析了各模型的计算结果。研究结果表明,三种不同计算方式下连续刚构桥的内力和挠度区别不大,但是体外筋应力的区别较大,在需精确考量体外筋轴力值的情况下,对同类桥梁进行计算时应慎重考虑。

结构优化理论在预应力混凝土连续梁桥配束中的应用

预应力混凝土连续梁桥的配束设计是一个复杂的动态过程,按照传统的方法进行配束是一项十分繁琐的工作。以配束后钢束的用量最小为目标函数,把结构优化设计理论应用于预应力混凝土连续梁桥的配束设计,采用"钢束用量最小法"作为预应力混凝土连续梁桥的配束设计方法,并提出了计算步骤。结果表明,这种方法具有思路清新、易于操作、调整灵活等特点,与传统的设计方法相比,降低了困难度,而且可得出比较经济的配束结果。

基于遗传算法的预应力混凝土连续梁桥自动配束方法

预应力混凝土连续梁桥是工程应用最广的桥型之一,其配束方法虽趋成熟,但仍以试算为主。由此导致不同的设计方案对同一桥梁的设计结果差别很大。基于自然选择和自然基因机制的遗传算法是当前处理复杂非线性模型的一种新的优化方法,将其应用到预应力混凝土连续梁桥的配束设计当中去,建立了连续梁桥的自动配束模型,以预应力索量为目标函数进行优化。计算结果表明,优化结果既满足约束条件,又可以降低工程造价,从而显示了该方法的有效性,具有一定的参考价值。

上部结构施工顺序对预应力盖梁受力及配束的影响分析

结合某快速路工程的大悬臂预应力盖梁结构,分析了上部结构为小箱梁的预应力盖梁在不同的施工步骤下,预应力盖梁结构的应力状态,以及达到相同的应力水平下,盖梁所需要的最小配束情况。对比了沿一个方向依次架梁、由内及外架梁、由外及内架梁三种情况下的盖梁截面最大应力,并通过改变施工顺序,优化了预应力盖梁的配束,为今后预应力盖梁的设计及施工提供了参考。

基于配束和材料优化的连续刚构桥下挠控制技术

为解决大跨径连续刚构桥由混凝土徐变引起的过量下挠问题,提出了基于配束和材料优化的跨中下挠控制技术,以主跨215 m大跨径PC连续刚构桥——广佛肇高速公路北江大桥为背景进行研究。采用荷载零弯矩法对该桥预应力配束方案进行优化,建立杆系有限元模型,对传统配束和零弯矩法配束2种方案下的墩顶处主梁应力分布进行分析;采用改善混凝土配合比的方法提升C60混凝土的体积稳定性,优化C60低收缩低徐变混凝土材料,并开展收缩徐变试验;通过数值模拟与现场实测相结合的方法,分析验证下挠控制技术在北江大桥中的应用效果。结果表明:相比采用传统配束方案和普通混凝土,零弯矩法配束和低收缩低徐变混凝土2种方法结合应用预计可使北江大桥10年跨中下挠下降约70.8%,跨中下挠控制效果显著。

大悬臂预应力混凝土盖梁配束研究及空间力学分析

为研究大悬臂预应力混凝土盖梁合理配束形式并优化盖梁结构设计,探讨了三种配束方案,在统一的目标下,利用有限元软件MIDAS模拟计算,并根据计算结果对各方案从施工流程、应力状态、经济性、结构安全度等角度进行分析评价。选取一种配束方案,利用有限元软件ANSYS,针对几个关键性工况进行空间实体分析。研究表明:三种配束方案均有自身的优缺点,设计时应根据结构尺寸及外部荷载的大小选取合适的配束方案。实体分析和杆系分析结果大体吻合较好,但由于桥墩横向宽度的影响,杆系计算结果一般情况下偏于保守。

预应力混凝土桥梁考虑耐久性的配束设计

基于新旧规范对耐久性设计的要求,提出了预应力混凝土桥耐久性的具体防护措施,并在耐久性设计的基础上对预应力混凝土桥梁的配束公式进行了二次推导,对工程设计和教学具有一定的指导意义。

体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁设计方法研究

体内—体外混合配束节段预制拼装桥梁因其具有良好的技术合理性、耐久性和经济性,目前在我国正逐渐兴起。但由于该类桥梁在我国的应用起步时间较晚,国内对该类桥梁的研究深度还不够,现行公路桥规中没有针对节段预制拼装施工及体外预应力桥梁的相应条款。以体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁为研究对象,对该类桥梁设计过程中的一些关键问题展开研究。结合施工方法、改善结构性能和提高经济性三个方面,探讨了体内束与体外束的合理比例设计原则。此外,对正常使用极限状态的预应力筋应力限值、接缝处的应力限值、体外预应力的极限应力和承载能力极限状态的强度折减等问题进行了探讨,并进行了算例分析。

折线配束对预应力混凝土梁徐变挠度影响的有限元分析

运用ANSYS软件对折线偏心布束和直线偏心布束的两类复合受力预应力混凝土梁徐变挠度进行分析,获取了折线布束引起的剪力对弯剪压复合受力梁徐变挠度的影响规律及其机理,指出了折线布束预应力梁的徐变挠度系数较直线布束偏心梁小.探讨了剪力值、梁跨高比、徐变系数模式等因素对折线偏心布束梁徐变挠度的影响规律,结果表明,跨高比对该类梁徐变挠度增量影响较大,剪力值对徐变挠度增量影响明显,而徐变系数值变化对折线布束引起的徐变挠度增量影响不大.该结论可为折线配束预应力混凝土先张梁的徐变变形预控提供参考.