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大跨PC连续刚构桥0~#块应力分析与改进措施大跨PC连续刚构桥以其优越的结构性能、成熟的施工工艺以及对各种地形的适用性成为目前广泛运用的一种桥型。
但是随着越来越多同类桥型的施工和使用,连续刚构桥的各种问题也逐渐凸显,尤其以桥梁0~#块的开裂问题较为突出,
应该引起更多的重视。
本文以湖南湘西州龙永高速第十一标段红岩溪特大桥为依托工程,参考之前同类桥梁的施工与设计分析,针对刚构桥0~#块施工过程,对结构进行应力分析
以及可能出现裂缝位置的分析。
通过阅读和参考国内外相关文献和前人的分析结果,本文对依托工程中使用的新型硅粉聚丙烯纤维混凝土材料进行力学性能试验并提出混凝土配合比的影响,然后分别介绍了混凝土收缩、水化热等非线性分析的原理。
结合实际施工过程中0~#块的浇筑情况,以及midas软件全桥分析中的0~#
块受力状况,采用ANSYS有限元软件对0~#块进行局部应力分析。
分别在日照温度、收缩和水化热等方面,分析结构的主拉应力,并包含了主压应力和变形的结果。
将应力分布趋势与相关文献的分析和模拟实验的结果作对比以论证有限元
分析的可靠性,指出0~#块在浇筑过程中可能出现裂缝的位置和主要影响因素。
最后根据主要的影响因素提出相应的结构改进方案,以减小水化热、收缩徐变和日照温度等对0~#块的影响,并提出几种施工优化的措施,预防0~#块在浇筑过程中可能产生的温度裂缝。
悬臂浇筑施工PC连续箱梁零号块空间应力分析悬臂浇筑施工PC连续箱梁零号块空间应力分析随着城市建设的不断发展和交通网络的不断完善，大跨度桥梁的建设越来越受到关注。
PC连续箱梁是大跨度桥梁中常用的一种梁型结构，其应力分析对于保证桥梁的安全运行至关重要。
本文将以悬臂浇筑施工中的PC连续箱梁零号块为例，对其空间应力进行分析。
在悬臂浇筑施工中，梁体的自重和浇筑过程中的混凝土的巨大荷载会给梁体带来较大的应力。
首先，我们需要了解零号块的几何参数，包括梁体的横截面形状、尺寸，以及预应力筋的布设情况。
根据设计图纸和计算数据，我们可以得到零号块的具体参数。
在悬臂浇筑过程中，混凝土的浇筑过程是分层进行的，每一层浇筑完后需要经过一定的养护时间，使其达到足够的强度才能继续浇筑下一层。
因此，在分析空间应力时，我们需要考虑在不同施工阶段及养护期间对应力的影响。
悬臂浇筑施工中，梁体的应力主要来自自重和外部加载。
由于零号块是悬臂浇筑施工中的第一块梁段，其上部裸露在外，受到自重载荷的作用。
当一层混凝土浇筑完成后，其上一层已经达到了足够的强度可以支撑自身的重量，因此每一层的浇筑对下一层的影响较小，主要是自重荷载的影响。
在零号块的浇筑过程中，混凝土的水泥浆体通过管道输送至悬臂浇筑中心的施工位置。
在浇筑过程中，混凝土的重量、体积和流动性会对梁体产生一定的压力，并在养护期间逐渐释放。
这些外部荷载同时作用于梁体的上表面和侧表面，使得梁体产生了复杂的应力分布。
而在悬臂浇筑施工过程中，零号块的另一侧则是悬垂状态，即受拉应力较大，梁体的压应力主要集中在浇筑侧的上表面和侧表面。
这种不均衡的应力分布对梁体的结构性能和稳定性产生了重要影响。
为了保证零号块在悬臂浇筑过程中的安全施工，我们需要进行结构强度计算和应力分析。
通过建立合理的数学模型，采用有限元分析等方法，可以计算出零号块在不同阶段的应力分布情况以及最大应力点的位置和数值。
在分析过程中，我们还需要考虑梁体的材料特性、预应力筋的设计和布设情况，以及悬臂浇筑中的施工工艺和安全措施等因素。
预应力混凝土连续刚构桥0号块空间应力分析摘要：以广东省广州市东二环项目的（84+126+77）m预应力混凝土连续刚构桥0号块为研究对象，首先采用Midas civil软件建立桥梁模型，提取在正常使用极限状态下结构的弯矩、剪力与轴力。
然后根据圣维南原理，采用有限元软件ANSYS对连续刚构桥0号块的空间应力进行了系统性分析。
计算结果表明：除去箱梁在钢束处产生的明显应力集中现象，0号块总体应力分布情况符合规范要求。
关键词：预应力混凝土连续刚构桥；0号块；圣维南原理；空间应力Analysis on Spatial Stress of Block 0 ofPrestressed Concrete Continuous Rigid Frame BridgeAbstract：Taking block 0 of 84+126+77m prestressed concrete continuous rigid frame bridgeof East Second Ring Project in Guangdong Province as the research object，this paper firstly establishes bridge model by Midas civil software to extract bending，shearing and axial forces of structure under ultimate limit state and serviceability limit state respectively. Then，according to the Saint-Venant principle，spatial stress of block 0 of continuous rigid frame bridge is systematically analyzed by the finite element software ANSYS. The calculation results show that：except for the obvious stress concentration of the box girder at the steel beam，the overall stress distributions of block 0 accord with the standards.Key words：prestressed concrete continuous rigid frame bridge；block 0；Saint-Venant principle；space stress引言预应力混凝土连续刚构桥墩梁固结，不需设置伸缩缝与支座，因而行车平顺，减少了更换支座的费用，但预应力、温度变化及混凝土收缩徐变都会使桥梁结构产生较大的次内力。
连续刚构桥零号块空间应力仿真分析文明【摘要】以某座连续刚构桥为例,结合非线性及细部分析软件MIDAS FEA,对0号块施工阶段及运营阶段最不利荷载组合工况下的空间应力进行仿真分析,得出零号块的三向应力结果及分布规律.结果表明,在横隔板人孔区域出现一定的拉应力,可采取钢筋加强、加强与顶底板的连接等措施来改善应力分布.顶板横向预应力在顶板与横隔板衔接处有预应力效应损失现象,可采用横向预应力钢束加密布置来处理.构件其余部位均满足规范设计要求.%A continuous rigid-frame bridge was cited as an example in this paper. Then by using nonlinear and detail analysis software MIDAS FEA, a simulation analysis was carried out for the spatial stress of zero block under the most unfavorable load combinations in both construction phase and operation phase. Afterwards, the three-dimensional stress data and its distribution rules were obtained. The results show that, a certain tensile stress occurs at the manhole of the transverse diaphragm, which can be settled by adding the steel re-bar and by strengthening the joint between top slab and bottom slab, or by other relevant measures. Moreover, the phenomenon of prestress loss occurs at the place where the top slab connects with the bottom slab, which can be solved by densifying the transverse prestressed steel tendons. The rest of the member can all meet the requirements stipulated in design code.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】3页(P77-79)【关键词】连续刚构桥;零号块;应力分析【作者】文明【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司郑州院,郑州450052【正文语种】中文【中图分类】U441+.5本桥为(51+95+51)m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥。
Research Findings | 研究成果 |·13·2019年第3期连续刚构0号块应力分布分析与研究吴忠振1，魏海伟2(1.中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100097；2.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088)摘 要：红石山大桥主桥上构采用（65+120+65）m 预应力混凝土连续刚构，悬臂浇筑施工，0号块结构受力复杂，全桥结构计算模型无法全面准确反应0号块应力分布情况，需对0号块进行空间实体有限元分析。
本文利用大型通用有限元软件ANSYS 进行0号块局部应力分析，分析计算中跨合拢前的不平衡状态以及运营状态，结果表明0号块应力满足短暂状况验算、持久状况验算要求。
关键词：连续刚构；悬浇；0号块；ANSYS 中图分类号：U441+.5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）03-0013-03 作者简介：吴忠振（1985—），男，硕士，工程师，研究方向：桥梁设计。
预应力混凝土连续刚构桥，上部结构梁高变化，在支点处梁高较高，跨中处梁高较低，通常以1.5～2次抛物线形式过渡，悬臂浇筑法施工。
支点处截面上缘承担较大负弯矩，跨中截面下缘正弯矩大大减小，将跨中正弯矩转移至支点处负弯矩，充分利用混凝土抗压强度高、抗拉强度低，而预应力钢束抗拉强度高的特点。
此外，支点处墩梁固结，省去大吨位支座，避免日后支座的维护与更换，大大降低后期维护费用。
0号块空间结构复杂，预应力管道众多，受三向预应力作用，横隔板上开检修人孔，全桥结构计算模型无法真实地反应0号块空间应力分布情况。
利用ANSYS 通用有限元软件，建立0号块实体模型，可以比较真实地模拟实际情况，反应0号块在最大悬臂施工状态、运营状态下的应力分布情况。
1 工程概况拟建红石山大桥位于阳春市春湾镇红石山村境内，桥梁位于分离式路基上，按上下行两座桥梁进行设计，起点侧接犁头村隧道，主桥跨越深谷，最大桥高93m ，上下行两座桥主桥上部结构均为（65+120+65）m 预应力混凝土连续刚构，桥宽16.5m ，悬臂4m ，底板宽8.5m ，跨中梁高3m ，支点梁高7.4m 。
连续梁桥0号块空间应力分析
摘要：应用midas FX+及midas Civil软件对预应力混凝土连续箱梁在各种荷载工况下0号块的关键截面作了空间应力分析,对实体单元模型与梁单元模型的正应力的分析结果进行了比较分析，计算结果为该桥的设计提供了依据,对于同类桥梁0号块设计提供了重要的参考价值。
关键词：预应力混凝土连续箱梁桥0号块应力分析
1、工程概况
本桥全长810m，主桥为145m+2*260m+145m的四跨预应力混凝土连续刚构桥。
桥面顶板宽20.3m，单向横坡1.5%，底板宽12.9m，单箱双室截面。
主墩为宽12.9m，高2.6m双薄壁墩。
0号块顶板厚0.76m，其余梁段顶板厚0.38-0.76m,以折线变化；T构底板厚2.2-0.35m，边腹板厚1.0-0.45m，中腹板厚0.6-0.45m。
桥面横坡由腹板变高调整，T构墩顶处梁高15.1m（箱梁外腹板处高度），高跨比为1/17.21；各跨跨中合拢段以及边跨直线段梁高为4.6m，高跨比为1/56.5；梁底按照1.8次抛物线变化。
主桥采用三向预应力混凝土结构。
每个薄壁墩墩顶处设两道横隔板，厚0.6m，两道横隔板间净距1.4m，横隔板中间设人洞。
2、分析内容
连续刚构桥的墩梁固结处0号块部位空间应力状态较为复杂，局部甚至可能出现三向受拉应力状态的情况，所以0号块对抗裂性的要求较高。
应用梁单元模型分析不能准确得到0号块的空间应力分析结果，所以必须进行空间实体单元分析。
0号块处梁高达到15m以上时，存在多条横隔板，则需要分析三条腹板的竖向预应力钢束、顶板及横隔板的横向预应力钢束的作用效果，以便于指导设计和施工。
实体单元分析模型需要能够正确描述成桥状态下各部分的应力状态，腹板梗腋、桥梁连接处、横隔板附近等薄弱部位的纵向、横向及竖向正应力和主拉应力，研究结构抗裂性的方法。
3、计算模型
预应力混凝土箱梁实体分析的难点有两个：一是预应力钢束的模拟，二是局部分析荷载及边界条件的简化。
本桥采用midasFX+软件建立几何模型和划分有限元网格。
建模时，预应力钢束作为空间实体的内部线，模型进行自动网格划分时把预应力钢束划分为桁架单元，保证能够精确模拟预应力钢束的空间形状及预应力钢束和混凝土的相互作用。
成桥状态下，0号块的内力、应力、位移等都是在整个施工过程中累计形成的，而且施工过程复杂，期间还要经历多次结构体系转换，在只能选取局部结构进行分析的情况下，必须正确模拟局部结构的边界条件。
方法是把局部结构视为一个隔离体，把其他结构部分对该局部结构的作用以外荷载形式施加。
这么做的前提条件是在所有施工过程中，从该局部结构安装完成后，结构体系没有发生变化。
本桥为连续刚构桥，虽然全桥合龙发生了体系变化，但是就0号块和桥墩来说，结构和约束一直没有改变，变的只是荷载和外部作用，因此符合前提条件。
4、应力计算结果及分析
控制截面应力分析:
主应力计算结果显示，除预应力的锚固点、横隔板等局部应力集中位置外，
主拉应力都比较小。
最大主拉应力出现在s4截面处，上梗腋部位不大于0.4MPa，下梗腋部位不大于0.7MPa，整个梁体的应力状态满足设计要求。
出现应力集中的范围较小，横隔板横向预应力对降低横隔板拉应力有较大的作用。
横隔板应力在人洞附近应力集中比较明显，进行普通钢筋混凝土设计时应适当的加强处理。
5、结论
(1)实体单元模型分析已经逐渐成为设计中的一个重要环节，对优化设计方案、合理选择施工方法及保证施工质量安全等有重要的指导作用。
本桥0号块采用midas FX+及midas Civil软件进行分析，建模过程简洁，计算结果合理，可以直接应用到设计中。
(2)通过对0号块的应力分析,今后进行预应力混凝土连续梁桥设计时, 0号块不宜采用均匀的配筋设计,根据应力分析结果,参考已建成的同类桥梁的病害,应对0号块底板下缘、横隔板与腹板结合部、预应力筋锚固区及横隔板人行洞周围等容易出现应力集中及裂缝的薄弱部位配置足够的抗裂构造钢筋。
(3)对于局部结构有体系转换的连续梁，在普通钢筋特别是箍筋的作用分析、横向和竖向的温度作用分析等方面，还需要进一步的研究。
参考文献：
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