预制拼装铁路重力式桥墩的抗震性能研究

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作1个局部无黏结整体现浇铁路重力式桥墩模型和1个局部无黏结预制拼装铁路重力式桥墩模型开展拟静力试验,并结合有限元分析,进行预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能研究。结果表明：局部无黏结预制拼装桥墩整体连接性能稳定,可通过墩底塑性区域破坏与墩身及节段间的摇摆实现共同消能,其破坏模式表现为墩底塑性区域的弯曲破坏,未发生破坏位置转移现象;局部无黏结预制拼装桥墩等效塑性区域高度比整体现浇桥墩降低,抗侧向水平承载力与耗能能力提升显著,位移延性能力良好,可适应更大加载位移,最终累积耗能增长64.3%;结构接缝位置连接稳定可靠,同等加载位移下等效刚度基本一致,抗震性能得到明显提高;预制节段划分对预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能的影响不大。     

新型钢筋网格加固铁路重力式桥墩拟静力试验研究

为探究钢筋网格加固铁路重力式桥墩的抗震性能,以铁路重力式圆端形桥墩为原型,采用1:8的比例尺制作2个配筋率为0.2%的桥墩模型,对其中一个模型的墩底薄弱区进行植筋加固,然后对2个模型进行拟静力试验,分析对比2个桥墩模型在加固前后的滞回曲线、骨架曲线和耗能能力等性能指标。试验结果表明,桥墩模型经过钢筋网格加固后,模型的强度、承载能力、耗能能力和延性有明显的提高,说明钢筋网格加固铁路重力式桥墩方案合理可行。     

不同配筋率下铁路重力式桥墩抗震性能试验研究

为研究配筋率对铁路重力式桥墩抗震性能的影响,设计制作了5个桥墩模型,通过低周往复荷载试验研究桥墩的破坏状态,并从滞回曲线、骨架曲线、刚对退化、位移延性系数、耗能能力及钢筋与混凝土之间的黏结滑移等方面分析配筋率对桥墩抗震性能的影响。结果表明:配筋率对桥墩破坏阶段响应的影响较大;配筋率小于0.5%的桥墩,破坏时均为纵筋拉断且墩底混凝土无明显剥落,未形成明显的塑性区域;配筋率越高,桥墩的滞回曲线越饱满,水平承载力越大,累积耗能越多,相同加载位移下刚度越大,变形能力越强;水平荷载达到峰值之后,随着加载位移的增加,配筋率小于0.5%桥墩的承载力无明显下降,而配筋率为1.0%的桥墩的承载力不断下降;对于配筋率较低的铁路重力式桥墩,宜采用首次屈服法计算容许位移延性系数;配筋率对黏结滑移位移的影响显著,随着配筋率的提高,影响逐渐减小。     

无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩抗震性能研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OPENSEES程序,采用纤维梁柱单元建立无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力度、轴压比、普通钢筋和预应力筋配筋率等参数对墩柱抗震性能的影响.结果表明:随着预应力度的提高,桥墩屈服力提高,但对水平承载力影响较小;预应力和上部结构恒载总的轴压比为20%～30%时,桥墩具有较高的水平承载力和等效阻尼比;预应力筋配筋率为0.20%～0.50%时,桥墩具有较稳定的水平承载力和耗能能力,增大预应力筋配筋率,桥墩等效阻尼比降低;提高普通钢筋配筋率时,桥墩的屈服力、水平承载力、能量耗散和等效阻尼比均有显著提高,但残余位移增大.地震响应分析结果表明,增设耗能钢筋能提高节段拼装桥墩水平承载力;地震作用下桥墩破坏时,墩底剪力约为拟静力试验水平承载力的70%～90%,墩顶位移约为拟静力试验破坏位移的50%.     

非规则铁路连续梁桥抗震体系优化

从非规则铁路连续梁桥各桥墩协同抗震的角度,引入墩底摇摆隔震及支座减隔震,以1座(60+100+60)m连续梁桥为例,建立全桥动力分析模型进行地震反应分析,研究具有中等高度(20~30m)实心桥墩的非规则铁路连续梁桥采用摇摆隔震的适用性,以及全桥采用支座减隔震时的桥墩优化配筋准则。结果表明:采用摇摆隔震时,摇摆墩墩底恒载轴力大,提离位移敏感性高,地震作用下墩顶位移可控制在较小的范围且提离后墩底弯矩变化稳定,易随其余各墩协同抗震,经抗震性能验算确定摇摆墩配筋率为0.6%;采用支座减隔震时,桥墩本身地震反应贡献率最高可达71%,桥墩惯性力主控墩底内力,以地震作用下各墩同步保持弹性为原则,优化后各墩配筋率依次为0.7%,0.3%,0.5%和0.7%。以上2种优化均可使非规则铁路连续梁桥达到"大震不坏"的设防水平。     

连续梁桥墩底自复位减隔震机理及参数优化分析

铁路连续梁桥一般只设置一个固定墩,在强震区固定墩的抗震能力难以满足需求,提出一种连续梁桥固定墩墩底自复位减隔震设计思想。在正常使用情况下,固定墩墩底与承台之间处于固接状态。在罕遇地震情况下,固定墩墩底与基础承台之间发生相对摇摆,减少了地震能量向上部结构的传递,并通过摆动过程中的相互摩擦消耗部分地震能量,起到减隔震作用。同时在地震余能和结构自重的共同作用下,使结构在震后基本能够自动恢复到初始平衡位置。以典型铁路三跨连续梁桥为例,研究了墩底自复位减隔震结构的减隔震机理,分析了墩底自复位减隔震结构主要参数对减隔震效果及滞回性能的影响。研究表明,在连续梁桥固定墩墩底设置自复位减隔震结构可以有效降低固定墩的地震响应,具有较好的减隔震效果。但在桥墩较矮时,会增大梁端纵向位移响应,在实际设计中应予以考虑。墩底自复位减隔震结构的椭圆长半径a、短半径b及桥墩高度H等参数对墩底自复位减隔震结构的减隔震效果有较大影响,而墩底自复位减隔震结构的摩擦系数μ对其减隔震效果影响相对较小。椭圆长半径与短半径之比a/b对墩底自复位减隔震结构的滞回性能有较大影响。     

中小跨径连续梁桥抗震结构参数影响分析

以云南山区高速公路常用的连续梁桥下部双柱式桥墩、T形桥墩桥梁为研究对象,建立了空间动力弹塑性时程分析模型,分别讨论了墩底边界模拟方法、单联与多联模型对地震响应结果的影响程度与规律.结果表明:不同墩底边界模拟方法对桥墩的地震作用影响较大;单联模型可用于双柱式桥墩纵向地震反应分析以及T形墩纵、横向地震反应分析;双柱式桥墩横向地震分析宜采用多联模型.     

铁路圆端空心墩等效塑性铰长度试验研究

等效塑性铰长度通常用于估算桥墩顶部的位移能力,是空心墩抗震性能分析的重要指标之一。鉴于目前塑性铰长度公式大多源于实心构件的试验和理论成果,铁路圆端空心墩的塑性铰特性、现有计算模型的适用性等亟待深入研究。因此,对4个1/6缩尺的圆端空心墩模型进行拟静力加载,观测试件损伤演化历程,分析桥墩塑性铰和曲率分布特性,并比较既有塑性铰长度公式计算值与实测值。结果表明:最终墩身裂缝分布范围约占桥墩高度的2/3,塑性损伤主要集中在墩底空心墩倒角附近区域;由于墩底实心段、倒角过渡段和墩身变截面的影响,墩底塑性铰区相对延长并整体上移;Eurocode8模型计算结果与试验值最为接近,可用于估算铁路圆端空心墩等效塑性铰长度。     

通过预应力筋连接的节段预制拼装式铁路桥墩抗震性能研究

节段预制拼装式桥墩抗震性能与现浇墩有一定差异,以铁路常用桥墩结构为例,连接形式采用预应力筋,通过纤维模型对抗震性能和相关参数进行数值计算和分析.结果表明:(1)采用完全预应力筋连接的铁路拼装墩各项指标满足正常使用和多遇地震要求,可适用于非震区或低震区;(2)在罕遇地震作用下,采用预应力筋混合连接的铁路拼装墩抗裂能力有所...     

Auto CAD二次开发在铁路桥墩设计中的应用

研究目的:特殊桥墩的设计在铁路设计中越来越多,而目前尚无专门的铁路桥墩设计的商业软件,为了帮助设计人员从大量烦琐的绘图和计算工作中解脱出来,为此开展开发可以设计计算和绘图一体的铁路桥墩设计绘图参数化平台系统研究。本文采用组件化设计,基于VC7.0平台的C++语言和用Object ARX提供的封装类对AutoCAD进行二次开发,研发铁路桥梁桥墩设计参数化平台系统。研究结论:(1)研发的铁路桥梁桥墩设计参数化平台系统实现了自动输出桥墩构造图、桥墩顶帽及垫石钢筋图和桥墩墩身钢筋图的功能;(2)该系统实现了铁路桥梁桥墩的参数化设计,可切实提高设计效率,减少设计中的人为失误,提高工作效率;(3)以连续梁桥边墩设计为例,验证了系统的可靠性,结果表明该铁路桥墩设计软件的性能是可靠的。     

铁路重力式实体桥墩应力分析

采用 8节点块体元对铁路标准设计中的重力式桥墩 ,特别是双线圆端形桥墩的应力状态进行计算分析。计算结果表明 ,单线桥墩顶帽横向拉应力不大 ,但双线圆端形桥墩顶帽的横向拉应力值较大 ,导致顶帽开裂 ,建议在顶帽内适当增加构造钢筋。     

京新高速上地斜拉桥抗震设计分析

以京新高速公路工程上地铁路分离式立交斜拉桥为对象,分别考虑活动盆式支座的影响,对全桥结构的抗震性能进行了计算分析研究。采用MIDAS建立了斜拉桥的动力有限元模型,考虑E1和E2两种地震动水平的作用,采用反应谱法对斜拉桥的自振特性和抗震性能做了数值分析。研究表明,考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力减小,支座的水平力减小,而桥墩墩底处的内力增大,全桥纵向位移小;不考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力增大,支座固定方向水平力增大可能导致剪坏,桥墩墩底内力减小但全桥纵向位移增大,需要采取减隔震措施来减小纵向位移。     

铁路重力式桥墩桥梁抗震性能及抗震措施研究

首先进行了重力式桥墩模型振动台模拟地震试验,试验与理论分析结果基本一致;然后建立了采用铅芯橡胶支座的重力式桥墩桥梁全桥体系动力分析模型,计算分析了铅芯橡胶支座对桥梁的减、隔震作用及重力式桥墩的抗震性能,提出了重力式桥墩桥梁的抗震措施.     

铁路转体V形桥墩跨越既有线的应用研究

近年来,我国铁路建设步伐正在加快,路网密度逐渐加大,立交位置越来越多,交叉关系日趋复杂,特殊桥墩成为解决铁路间小夹角立交问题的重要结构。以兰州至中川机场城际铁路上跨既有兰新铁路的立交关系为背景,通过分析两线间的平面和空间关系,结合现场地形地貌特征和桥下建筑限界要求,拟定V形桥墩方案,并为减小新线施工对既有铁路运营的不利影响,在墩底设置球铰进行转体施工,成功创造出一种构造新颖、外形美观、结构安全、工艺合理的新型桥墩,在国内铁路尚属首次应用,且自铁路开通以来V形桥墩运营状况良好。     

预应力效应对自复位高墩地震反应的影响

为探讨预应力效应对自复位高墩地震反应的影响,本文给出自复位高墩中预应力钢筋的布置,分析预应力钢筋作用机制,建立考虑了钢筋屈服引起的预加力损失的预应力钢筋单元恢复力模型,给出通过初应变模拟预应力钢筋中初始预加力的方法。基于OpenSees(地震工程模拟的开放体系)建立自复位高墩地震反应分析模型,探讨预应力钢筋、初始预加力及预加力损失对桥墩地震反应的影响。结果表明:预应力钢筋及其初始预加力会增大墩底的地震弯矩、控制桥墩的竖向提离,预加力损失可以减小墩底的地震弯矩。     

预制拼装桥墩在铁路桥梁中的应用北大核心

预制拼装桥梁施工技术有利于桥梁工程快速施工。为了研究预制拼装桥墩受力性能,在和若铁路开展了灌浆套筒连接、承插式连接和预应力连接三种连接形式的预制拼装桥墩现场实尺拟静力试验。通过冲击振动试验确定了试验墩动态特性参数,并与建模计算固有频率进行对比分析;通过拟静力试验,得到了试验墩混凝土开裂强度、钢筋屈服强度及荷载-位移曲线,分析了预制拼装桥墩受力性能和破坏形式。结果表明:灌浆套筒连接和承插式连接(有后浇填芯混凝土)的墩柱由于存在刚度突变,在交界面有较多裂缝;三种连接方式试验墩在6~9度地震工况下能满足受力要求。研究结果可为优化拼装式桥墩设计提供参考依据。     

桥墩结构形式对大跨连续刚构桥抗震性能影响分析

以大准铁路增二线某大跨度连续刚构桥为工程背景,利用Midas/Civil建立有限元模型,比较单薄壁实心墩、独柱圆形实心墩、双薄壁实心墩三种桥墩对连续刚构桥抗震性能的影响。计算结果表明:单薄壁实心墩、独柱圆形实心墩、双薄壁实心墩对应结构自振频率依次增大,单薄壁实心墩与独柱圆形实心墩以桥面振动为主,而双薄壁实心墩以桥墩弯曲为主。同时,在横桥向地震波作用下,独柱圆形实心墩桥梁墩顶位移与中跨跨中位移峰值最小,双薄壁实心墩桥梁墩底剪力峰值最小;在纵桥向地震波作用下,双薄壁实心墩桥梁墩底剪力、墩顶位移与中跨跨中位移峰值最大,独柱圆形实心墩峰值最小。     

温度应力对铁路预制装配式空心桥墩壁厚及预应力的影响分析

和(田)若(羌)铁路预制装配式桥墩采用了双柱圆形空心墩的结构形式和预应力钢筋的连接形式.由于线路所在区域昼夜温差大,墩壁内外侧易产生较大的温度应力.本文通过建立实体单元有限元模型,分析温度应力在墩身的分布情况.结果表明:在不同墩柱壁厚设计条件下产生的温度应力差异较大,采用预应力钢筋连接方案时需要施加的消压预应力不同.壁...     

不同高墩形式下连续刚构桥动力性能分析

应用有限元程序ANSYS,分析了杏沟大桥采用钢筋混凝土四柱式实心桥墩、双薄壁式实心墩、独柱实心墩时的动力性能。研究表明:在桥墩截面积相等条件下,这三类桥梁自振频率依次增大,且采用四柱式实心墩和双薄壁式实心墩的桥梁振型较为接近,而与独柱式实心桥墩相差较大。前两类桥梁振动以高墩弯曲为主,而独柱式实心墩以桥面体系振动为主。     

熔断机制在摇摆桥墩连续刚构桥中的应用

研究目的:为了提高连续刚构桥的抗震能力,通过在桥墩墩底横桥向增加一对钢筋混凝土构件(称之为"保险丝"),提出一种具有熔断机制的摇摆桥墩连续刚构桥新型结构体系。研究结论:(1)通过对该结构体系与传统墩底固结结构体系在多遇地震、设计地震和罕遇地震作用下,结构地震需求、桥墩损伤情况的对比,发现该新型结构体系具有良好的抗震性能;(2)通过研究"保险丝"的混凝土破坏和钢筋滞回曲线的情况,说明在强震作用下"保险丝"发生破坏(称之为熔断),其耗能作用和熔断后桥墩摇摆都减少了输入到结构中的地震能量,起到了很好的减震效果,使得桥梁在多遇地震作用下几乎不发生损伤,在设计地震和罕遇地震作用下把损伤程度降到最低、损伤范围减到最小;(3)研究成果对提高强震作用下桥梁的抗震性能具有指导意义。