midas FEA在桥梁检测上的应用

midasFEA在桥梁检测上的应用midasFEA在桥梁检测上的应用1.病害成因分析2.损伤检测3.荷载试验4.测量技术内容原因详细说明举例裂缝成因分析(检测单位必备能力)规范原因规范规定不清晰对D区配筋方法说明不清晰水化热分析方法参数不清晰设计原因荷载考虑不全面分析模型不合理分析内容不全面对于施工、温度、收缩徐变、基础沉降荷载考虑不够全面D区依然采用杆单元，配筋无依据(例如花瓶墩)不进行大体积混凝土的水化热分析施工原因施工方案不合理不按设计要求施工设备不安全偷工减料温控措施不合理，合拢时机不合理改变设计要求的施工工序且工序没有经过严密验算设备支架设计不合理(变形过大)使用的材料不满足设计要求运营管理超载严重长期超载引起变形过大、发生裂缝、疲劳等破坏①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计方法(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析1.病害成因分析1.某桥墩凹槽开裂验算报告(某施工单位)目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析1.某桥墩凹槽开裂验算报告(某施工单位)基于大型有限元程序midasFEA，对桥墩结构进行了数值模拟，在考虑材料非线性的基础上对凹槽附近区域的裂缝情况进行了分析，结论如下：在相当于计算荷载的35%大小的荷载作用下，结构的凹槽直角区域将达到混凝土的抗拉强度，首次出现微量的裂纹；随着荷载的增大，该区域将出现沿顺桥向贯通的裂纹带，其发展方向约与水平面成45°夹角，并且在紧邻直角的区域裂纹发展较为充分，其他区域相对较弱，但整个加载过程裂纹状态均未完全张开；当单个支座压力达到33294kN/㎡时，结构裂缝宽度和带域都将得到充分发展，达到极限状态，但此极限荷载仅仅为理想强度下的理论计算值，实际结构在考虑材料的超强效应及部分构造筋（如分布筋）的影响后，极限荷载会相应的有所提高；结构在凹槽直角区域配置了大量的水平筋和竖向筋，但是由于支座偏心荷载绕墩底外轮廓边线（横桥向）形成的强大弯矩导致在该区域出现了与水平面大约呈45°角的较大主拉应力，所以出现了与该主拉应力垂直的裂缝带域。目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析2.关于天津大道墩柱的受力特征及钢筋合理性布置的探讨(天津市政工程设计研究院)结论：（1）通过利用midasFEA的材料非线性分析，将钢筋植入模型，计算出钢筋应力，然后计算裂缝；与未考虑钢筋的线弹性模型，通过积分求出内力，然后估算钢筋面积比较，概念清晰，简单、实用，具体对比见表2。（2）最大拉应力出现在墩帽中心开口处，设计配筋时应予以重视，可以配置拉筋或主动加预应力的方法，来提高混凝土的抗裂性能和极限承载能力。（3）从墩帽斜截面抗剪计算可以看出，抗剪主要由混凝土承受，墩帽内可不设箍筋和弯起钢筋。目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析3.花瓶形钢筋混凝土薄壁墩设计讨论(北京国道通公路设计研究院)目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析4.连续箱梁顶板裂缝成因分析研究(湖南省交通科学研究院)裂缝特征：5号~8号墩右幅箱梁顶板，共发现324条裂缝，其中横向315条，占97%；斜向7条，纵向2条，占3%。通长裂缝164条，占50%，部分裂缝贯通顶板(渗水见图2)。裂缝长度在0.4~3.4m之间，宽度在0.05~0.30mm之间。目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析4.连续箱梁顶板裂缝成因分析研究(湖南省交通科学研究院)裂缝成因分析：1)温度作用：本桥箱梁浇筑时，室内空气不流通，水泥水化产生热量使室内温度逐渐升高，而室外空气流通快，混凝土表面温度较稳定，因此顶板内外表面温度差逐渐增加，当温度差超过一定限值时，混凝土温度自应力超过混凝土抗拉能力导致开裂。2)约束作用:浇筑箱梁顶板时，Ⅱ型腹板已达到足够的强度，刚度大，基本上完成了水泥的热耗散过程。腹板间距较小(3.4m)，约束作用大，限制了箱梁顶板混凝土散热收缩过程，混凝土易因收缩应力而拉裂。随着温度的变化和裂纹尖端应力的集中，裂缝会迅速向前发展。因此右幅箱梁顶板裂缝特征为顶板与腹板结合处开始发育3)收缩作用:右幅箱梁浇筑时间从晚上22点至次日8点，浇筑顺序为两端向中间浇筑，养护时气温变化从20℃到30℃。因此箱梁顶板两端混凝土在气温升高时已完成终凝，受水份蒸发影响较小，裂缝较少；中间部分混凝土受水份蒸发影响较大，裂缝较密集。结论：小箱梁浇筑不属于大体积混凝土施工，施工方案制定时易忽略其水化热影响，从而导致混凝土水化热产生的温度影响占主导因素，其它因素相互耦合而开裂。因此薄壁小箱梁浇筑时建议如下:①加强箱室内通风；②降低混凝土入模温度；③水泥过熟化期后再使用以降低水泥水化热。目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析5.连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析(东北林业大学)裂缝特征：该桥腹板斜裂缝基本对称于跨中，边跨斜裂缝主要集中在8L/35~31L/35之间，次边跨斜裂缝主要集中在距边墩1.6m~L/4之间，中跨斜裂缝主要集中在2L/9~L/2之间，裂缝长度8~106cm，宽度0.08~0.29mm，裂缝基本沿着主拉应力方向。总体来讲，就T构的斜裂缝而言，腹板厚度0.55m的箱梁段在有下弯束提供预剪力的梁段（5#块以前）没有斜裂缝，取消下弯束的，均产生了较严重的斜裂缝；在腹板厚度为0.4m的梁段大部分均产生了较严重的斜裂缝，这些裂缝表现为明显的主拉应力开裂的特征，即主梁抗剪不足，典型腹板斜裂缝见图3。目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析5.连续刚构箱梁桥腹板开裂原因分析(东北林业大学)裂缝成因分析：1)纵向预应力损失：大跨度连续刚构箱梁桥在纵桥向一般将梁高设计为按高次抛物线变化，而在实际施工中通常采用分段悬臂现浇施工，设计的线形变化实际上是由多个直线段组成，同时主梁须经历预抛高、张拉预应力钢束、合龙等施工过程，因此预应力管道很不平顺，管道摩阻偏大，致使部分截面有效预应力不足；另外，混凝土的收缩、徐变等因素会进一步降低预应力钢束的有效预应力从而降低腹板的抗剪承载能力。2)竖向预应力损失：该桥的纵向预应力布置情况为：除了０0#~4#采用下弯束外，其余梁段均无下弯束，由于下弯束可以有效地减小主拉应力，而无下弯钢束的梁段，主拉应力则主要依靠竖向预应力来克服，如果竖向预应力损失过大，腹板的主拉应力将超过文献规定的限值，有可能出现斜裂缝。实际施工中竖向预应力损失为25%左右，各控制截面已经非常接近甚至超过了容许值，很可能出现裂缝。3)活载超载目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析6.悬浇箱梁底板崩裂原因分析及预防措施(杭州市交通工程安全质量监督局)裂缝特征：当中跨合龙后，底板束张拉到最短束时，位于中跨跨中附近的底板混凝土发生崩裂现象，裂缝长度约为1.2m，宽度约为3~4mm，深度约100mm。局部位置底板外侧混凝土崩碎，混凝土的破坏形态为抗拉和抗剪破坏，钢筋发生向下变形，预应力管道变形破裂，底板内侧的混凝土未发现裂缝。目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析6.悬浇箱梁底板崩裂原因分析及预防措施(杭州市交通工程安全质量监督局)裂缝成因分析及结论：管道的定位误差，造成预应力束波浪形布置，产生径向力远远大于原设计的径向力，对底板的局部应力影响很大;因此，必须严格将预应力管道的竖向定位误差控制在士1cm以内。抵抗预应力径向力的最好方法是底板防崩钢筋的设置。一般情况下，如果采用d8的防崩钢筋，间距须小于40cm，在跨中附近，间距须加密到20cm，或者采用d10的防崩钢筋，间距不小于30cm。遇特殊情况，也可采用公式计算。底板混凝土强度、底板厚度等对抵抗预应力束径向力有一定的影响，预应力束最小间距设置及分批张拉对预防底板混凝土崩裂也有好处目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析7.大跨径连续刚构桥0#块施工过程中裂缝成因浅析(陕西高速公路工程试验检测有限公司)目录①桥墩裂缝成因分析②花瓶墩配筋设计(两例)③箱梁顶板裂缝成因分析④箱梁腹板裂缝成因分析⑤箱梁底板崩裂原因分析⑥箱梁零号块裂缝成因分析⑦箱梁后浇段施工缝开裂成因分析⑧空心板底板裂缝成因分析⑨曲线梁桥支座病害成因分析⑩预支空心板铰缝破坏影响分析⑪膨胀土危害分析7.大跨径连续刚构桥0#块施工过程中裂缝成因浅析(陕西高速公路工程试验检测有限公司)裂缝成因分析及结论：引起大桥0#块裂缝的原因:设计已经多方论证，无缺陷；原材料、配合比、混凝土强度均经过试验，属于合格产品；施工工艺及养护符合相关规范要求;施工期间天气为小雨17~25℃，温度稳定。目前能引起0#块裂缝的因素主要有:自重、墩顶对箱梁的位移约束、混凝土水化热3个因素。通过有限元计算，在混凝土凝固初期(20h)，腹板表面温度比内部温度要低，内部会产生膨胀，导致腹板产生拉应力。底板与腹板交界处主拉应力最大，底板与桥墩顶部接触，腹板外模板与外界空气接触，由于两部分之间所处环境不同，对流情况差别也较大，因此在底板与腹板交界处温度虽然并不是最高，但温差较大，直接导致此处主拉应力过大，有产生裂缝的可能。结合目前的裂缝调查结果分析，开裂首先出现在箱梁底板和腹板内侧交界位置，裂缝产生后，裂缝的扩展方向将沿刚度较小的腹板向上延伸，导致了目前的3条裂缝。此外，墩身混凝土和0#块混凝土浇注相隔时间过长也是引起裂缝的原因之一。0#块