下载文档原格式
基于损伤退化模型的梁桥加固效果计算分析【摘要】以广东北江大桥为例，在对原桥模型检算的基础上，根据箱梁腹板内、外侧分别出现多条斜向裂缝的病害状况，对其进行了损伤模拟计算，并根据计算结果，采用包络设计的原则，提出了相应的加固措施。
针对加固模型，对其进行了加固效果计算分析，计算结果表明：加固后箱梁抗剪承载能力有了较大幅度的提高，加固效果良好。
【关键词】损伤模拟；加固效果；分析0 前言目前，我国公路交通运输快速发展，桥梁的承载能力和通过的超限、超载的车辆荷载之矛盾日益凸显，很多桥梁出现病害，危桥逐年增多，承载能力明显下降。
为了确保行车安全，对既有桥梁进行维修、加固和改造显得尤为重要。
桥梁加固的效果取决于对加固设计基准的准确把握，即对于损伤模型的准确模拟。
如果损伤模型与实际结构有较大偏差，设计的加固方案很难取得良好的加固效果。
因此，加固模型的准确模拟对于加固效果分析是至关重要的。
1 工程概况北江大桥位于广东省韶关境内，主桥为40+2×70+40m预应力混凝土连续刚构箱梁，桥面全宽26.0m，下部构造为薄壁墩、桩基础。
桥梁设计荷载为汽超—20级，挂—120。
主桥布置图见图1.1。
在对该桥的定期检查中发现，主桥两70m跨径箱梁两侧腹板在箱室内外均出现多条斜向裂缝，裂缝呈45度开展，裂缝沿纵详见表2.1。
结论：承载能力极限状态：三种荷载组合作用下，主梁截面抗剪承载能力安全储备较小，应进行结构补强。
3 病害成因分析引起主梁斜向开裂的原因有以下几点：①竖向预应力损失从大量工程实例中发现，竖向预应力钢筋一般施工困难，施工质量不理想，甚至失效。
腹板竖筋有效预应力大小直接影响到腹板主拉应力。
在跨中部位预应力束几乎直线形布置的情况下竖向预应力的损失造成的后果尤为明显。
②偏心荷载引起畸变应力箱形截面梁在横向是一个复杂的空间受力体系，在偏心荷载作用下箱梁畸变应力过大也是导致腹板斜裂的一个原因。
③超载导致结构破坏该桥交通量大，重型交通车辆多等特点导致结构受力远远超过原设计荷载。
连续刚构桥梁跨中下挠问题研究连续刚构桥梁在桥墩及桥梁梁体处采用固结的结构形式，使得桥梁梁体与桥墩形成一个整体共同受力。
这种结构形式将影响结构刚度将影响桥梁的结构变形，总的来说就是桥梁跨中下挠。
且跨径越大，恒载所占比例越大，跨中下挠问题就越严重。
桥墩的越高，结构柔度越大，施工中越容易产生产生偏差。
本文主要对跨中下挠原因进行分析，并提出相关建议，为后续运营提供参考性意见。
一、广州地铁连续刚构桥梁现状广州地铁二十一号线、十四号线存在较多的高架段，高架主要以连续刚构桥梁为主。
二十一号线连续刚构桥单跨最大为95米，十四号线单跨最大为150米。
而随着桥梁跨度的增大，恒载所占的比例也愈来愈大，进而引发了次生病害。
病害主要体现为箱梁裂缝、跨中下挠等问题。
跨中下挠会加剧梁体开裂，而裂缝发展又会使得连续刚构桥梁结构刚度降低，进一步加剧跨中下挠，两者相互影响，形成恶性循环。
以65米跨为例，采用39.3+65+39.3m跨度，主跨65m跨越规划路，梁位于直线及缓和曲线范围，全长143.6m。
上部结构采用单箱单室斜腹板箱梁，梁顶宽10m，箱梁翼缘悬臂长2.1m。
中墩顶梁段截面梁高为3.5m；边跨墩顶截面、中跨跨中截面，梁高均为2.0m；梁高按2.0次抛物线变化。
中跨跨中主梁底板宽3m，边跨跨中主梁底板宽2.4m。
箱梁顶板厚度30cm，除设横隔位置及墩顶处沿全桥一致。
悬臂浇筑段底板厚度从跨中截面的46cm到中墩截面变化至100cm，按二次方抛物线变化。
合龙段箱梁底板厚度为46cm。
悬臂浇筑段腹板厚度从跨中截面的42.2cm按折线变化至71.4cm。
箱梁悬臂板端部厚度为25.5cm，根部厚度为45cm。
箱梁内在边中墩顶、中跨跨中设置横隔板，边跨端部及中跨跨中横隔板宽0.8m，中墩支点处横隔板宽2m。
根据设计文件及规范要求，在列车荷载作用下，梁体挠度容许值如下：梁体竖向挠度容许值该线路于2018年底开通试运营，运营期间每年对桥梁挠度进行一次监测，从监测数据显示，跨桥梁梁体挠度最大下挠-0.41mm，在挠度容许值范围内，结构处于稳定状态。
钢筋混凝土及预应力混凝土构件受力性能退化模型研究的开题报告一、研究背景钢筋混凝土及预应力混凝土构件是现代建筑和桥梁工程中常见的建筑材料，但随着时间的推移，这些构件的受力性能会发生逐渐变差的现象。
这种性能的退化会对建筑物和桥梁的安全性产生严重影响，因此准确预测构件的退化情况变得尤为重要。
二、研究目的本研究旨在开发一种有效的模型，以预测钢筋混凝土及预应力混凝土构件在长期使用过程中的受力性能退化情况。
具体而言，本研究将通过复合材料理论、混凝土材料力学和结构工程学等多学科知识，建立一种多尺度模型，以考虑构件及其材料在不同尺度下的变化和退化。
三、研究内容和方法1.构件在基本载荷情况下的初始力学性能研究；2.混凝土材料结构在不同尺度下的损伤机理探究；3.考虑各种因素下的预应力混凝土构件的力学性能退化模型的建立；4.结合试验数据，验证模型的有效性和精度。
本研究将通过文献综述、现场调研、试验室实验、数值模拟等手段进行实现。
四、研究意义本研究将为建筑物和桥梁工程安全评估提供更准确的预测模型，同时为相关领域的材料科学、工程结构和设计等提供理论基础和方法。
此外，研究成果还将有助于改进钢筋混凝土及预应力混凝土构件的设计和维护方法，促进工程结构的可持续发展。
五、进度计划2021.11-2021.12：文献综述和现场调研；2022.1-2022.4：试验室实验和数据处理；2022.5-2022.7：数值模拟和模型建立；2022.8-2022.9：模型验证和分析；2022.10-2022.12：论文撰写和提交。
六、预期成果1.建立一种多尺度模型，以预测钢筋混凝土及预应力混凝土构件的受力性能退化情况；2.验证模型的有效性和精度；3.提供钢筋混凝土及预应力混凝土构件设计和维护的理论和方法；4.发表论文2篇，参加会议1次。
桥I除|工|程參在建预应力混凝土连续箱梁桥开裂过程仿真分析罗辉(广西路建工程集团有限公司，广西南宁530002)摘要：使用热电偶实测数据和衰减规律分析方法以及统计气象资料估计桥梁温度分布方法局限于定性分析，使梁桥界面受力点正应力与实际情况不符，可能会导致开裂仿真结果不精准。
文章针对该问题，提出了在建预应力混凝土连续箱梁桥开裂过程仿真分析方法，在平面坐标系中分析箱梁桥应力状态，确定竖向预应力和温度荷载是影响在建预应力混凝土连续箱梁桥开裂的主要因素,并使用Ansys软件对混凝土连续箱梁桥裂缝进行模拟分析。
通过构建实体仿真模型，充分考虑恒载荷和预应力，模拟三种不同温度模式,并结合顶板四个角温度分布情况，组合成三种工况，分析主拉应力等值线图，真实反映开裂方向。
由实验结果可知，使用该仿真方法获得的受力点顶面、底面正应力的研究结果更加精准。
关键词：在建预应力r混凝土;连续箱梁桥;开裂过程;仿真分析中图分类号：U448.2T3文献标识码： A D0l:10.13282/ ki.w ccst.2021.01.040文章编号：1673 -4874(2021 )01 - 0146 - 05〇引言预应力混凝土连续箱梁是梁桥结构中最常见的一种结构，其截面抗扭刚度大，结构 在施工及使用中稳定性好，该方法适应性强，在桥梁工程中应用十分活跃。
但是在使用过程中发现了很多问题，其中最突出的就是普遍出现裂缝。
根据不完全统计，混凝土箱梁桥中几乎都存在或大或小的裂缝[2]。
尽管混凝土中也存在裂缝，但一些裂缝的存在和发展，在一定程度上会削弱相应部位的承载能力，还会产生保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、耐久性差等现象，从而影响桥梁的正常使用，缩短其使用寿命。
本文研究了桥梁使用中出现的预应力混凝土连续箱梁桥裂缝和病害,并对其进行了分析与修复。
以往的研究中，既对桥梁结构的传热问题进行了研究，也对后张混凝土箱梁竖向预应力进行了研究，并根据热电偶实测数据和衰减规律分析了连续箱梁开裂过程。
混凝土箱梁桥开裂和下挠的发展模拟分析摘要：采用大型通用有限元软件ANSYS建立三维空间梁格模型，对样本箱型梁桥进行全过程的空间力学分析，得出主拉应力过大是箱梁桥底板裂缝产生的主要原因，并对底板裂缝产生后的箱梁受力情况进行了模拟，发现箱梁底板裂缝的产生为其它各种病害（腹板开裂、长期下挠）的出现创造了条件。
关键词：混凝土箱梁；开裂和下挠；空间梁格分析；力学特性Abstract: adopting large general finite element software ANSYS to construct a three dimensional space grillage model box girder bridge of the sample for the space of the whole process of mechanics analysis, and concludes that the principal tensile stress is box girder bridge floor is the main cause of cracks, and the bottom of the box girder crack force are simulated, and found that the cracking of the bottom box girder for a variety of other diseases (webs craze, long-term provent down) create conditions there.Keywords: concrete box bridge; Under the cracking and flexible; Space grillage analysis; Mechanical properties1 引言箱型截面具有整体性好、抗扭刚度大以及顶底板均能提供较大的受力面积的特点，目前被大跨径的桥梁结构尤其是大跨径预应力连续梁桥所广泛采用。
锈蚀预应力混凝土梁开裂荷载与刚度计算
曾严红;顾祥林;张伟平
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2013(029)003
【摘要】参照我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中适用于预应力混凝土梁的开裂荷载计算公式,引入考虑锈蚀的参数变量来计算锈蚀预应力混凝土梁的开裂弯矩值；以我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)和《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ 92-2004)中的公式为框架,假定锈蚀预应力混凝土梁开裂后的短期刚度降低系数在锈蚀有粘结预应力混凝土刚度降低系数与锈蚀无粘结预应力混凝土梁刚度降低系数之间随预应力筋锈蚀率线性变化,提出锈蚀预应力混凝土梁短期刚度计算方法.按建立的锈蚀预应力混凝土梁开裂荷载及短期刚度计算方法得出的计算结果与试验结果总体上符合良好.
【总页数】5页(P65-69)
【作者】曾严红;顾祥林;张伟平
【作者单位】同济大学建筑工程系,上海200092;上海市建筑科学研究院,上海200032;同济大学建筑工程系,上海200092;同济大学建筑工程系,上海200092【正文语种】中文
【相关文献】
1.钢筋笼锈蚀预应力混凝土梁承载力试验与计算模型 [J], 唐硕;喻孟雄;姜慧;丁权福;王伟伟;李涛然
2.钢筋锈蚀下RC梁剩余刚度计算研究 [J], 吴晓宇;向阳开;王超
3.无粘结部分预应力混凝土梁开裂荷载的计算 [J], 王海良;吴照旭
4.体外预应力混凝土梁刚度和裂缝计算研究 [J], 熊学玉;王寿生
5.钢筋锈蚀再生混凝土梁刚度退化规律及计算方法研究 [J], 邹正浩;杨国姣;吴瑾;苏天
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
论文THESIS104 China Highway预施应力工艺最早出现在20世纪30年代，于20世纪50年代后取得了巨大发展。
预应力混凝土连续刚构桥梁具备合理的受力状况与良好的行车性，在各类桥梁中占据着重要地位。
大跨径预应力混凝土连续刚构桥跨越能力强，在地形复杂地区被广泛采用，但由于桥梁材料、自然环境及车辆载荷等因素，在实际营运中连续刚构桥会出现不同程度的病害损伤。
病害多集中在桥梁中跨，中跨的挠度变形相对较大；桥梁不同部位的裂缝，将会削弱主梁截面的刚度，导致桥梁整体下挠。
脆性材料结构是裂缝生成的主要部位，此处若出现拉应力大于材料抗拉强度时，会在材料内部颗粒之间产生微裂纹之后，持续扩展为贯通裂缝。
本文采用ABAQUS 有限元软件模拟了裂缝发展历程、抗弯承载力、应力状态，表明全加或者加底板纵向预应力钢束后，增强了桥梁内部跨中截面的抗弯承载力，采用顶底板全部施加体外预应力方案时，桥梁内没有出现拉应力，受力状况最好。
工程概况某大跨径预应力混凝土桥梁为单箱单室三向预应力混凝土箱梁结构，跨径布置为75m、140m、75m，桥长290m，箱梁顶宽、底宽分别为22.5m、11.5m，根部断面中心线位置处梁高7.5m，跨中及边跨合龙梁段梁高为3.0m。
顶板纵向预应力索规格为φj0.6″，锚具规格为OVMl5-25型，横向预应力索张拉端锚具为BM15-5型。
竖向预应力钢筋为直径32mm 的高强精轧螺纹钢，桥墩为双柱式空心薄壁桥墩。
运营中跨箱梁腹板处出现裂缝，裂缝集中在靠近跨中14#梁块至16#梁块，最大裂缝长1.9m，宽度0.26mm，同时底板有部分纵向裂缝。
ABAQUS有限元模型为了分析受力最不利的14#梁块至16#梁块，建立ABAQUS 有限元分析软件，模型内部包含有混凝土、钢筋以及裂缝面等几何实体，混凝土用3D 应力线形减缩单预应力混凝土连续刚构桥裂缝分析及加固文/新疆新纪元公路设计有限责任公司 杨静元C3D8R 单元设置，六面体单元网格，钢筋用线形桁架T3D2单元设置。
预应力混凝土箱梁施工期混凝土崩裂成因及对策摘要：针对变高度预应力混凝土箱梁桥张拉过程中出现的混凝土崩裂现象，从设计原理和结构受力特性等几个方面综合分析了引起混凝土崩脱的主要原因，并对各种原因提出了相应的优化改造措施，以避免类似的事故发生，并为该类桥梁设计和施工提出了一定的参考价值。
关键词：箱梁；崩裂；成因；对策1引言预应力混凝土连续刚构桥和连续梁桥是最常见的两种大跨径桥梁结构形式，横断面主要采用箱形截面，且为了降低施工难度，大多采用单箱单室截面，线形上考虑到通航净空、外观美观以及符合受力特性等要求，预应力混凝土连续箱梁桥大都采用变高度截面形式，梁底的线形主要有圆曲线、抛物线、半立方抛物线几种。
以往设计时一般按杆系平面结构进行模拟计算，直接将桥梁结构采用梁单元建立有限元模型进行分析，而忽略结构空间效应的影响。
而实际结构属于空间结构，处于空间受力状态，尤其对于宽箱梁而言，空间效应更加明显。
比如在桥梁跨中截段，为抵抗恒载和活载产生的正弯矩，在跨中、合拢段随着箱梁底板的线型布置了底板预应力束，垂直平面内具有一定的曲率，张拉底板预应力束后，产生向下的附加径向荷载，加之截面较宽，容易诱发箱梁底板崩裂、开裂。
近几年在桥梁施工中出现了多起这样的事故，为此本文分析了底板崩裂及开裂破坏的原因、影响因素等问题，并提出相关的对策，为避免和修复此类事故桥梁提供参考和建议。
2成因分析2.1 曲线预应力束作用由于跨中底板正应力束张拉吨位大，预应力筋张拉后产生的径向力是造成箱梁底板混凝土向下崩出破坏的主要原因。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，钢束对混凝土产生的径向力为，而当相邻施工节段形成折角时，径向力其中，为梁底线形曲率半径；为相邻块折角；N为张拉力。
箱梁底板实际上是两侧弹性嵌固于两腹板的弹性板，钢束的曲率引起径向力荷载，这种荷载势必受到底板横向弯曲的抵抗。
当底板横向配筋不足，或尺寸不够时，就没有足够的承载能力抵抗径向力，底板就会产生裂缝甚至崩脱。
