基于推理的钢筋混凝土桥墩计算长度分析

针对现行桥梁规范中长柱偏心距增大系数及其计算长度的规定较为单一的情况,考虑双重非线性,通过数值模拟计算了常规约束下独立长柱的偏心距增大系数及柱发生侧移后的计算长度,并将结果与现行桥梁规范计算得到的长柱的偏心距增大系数及计算长度作比较。经比较表明,考虑双重非线性后控制截面的偏心距增大系数均小于规范值,规范规定较为保守。一端固结一端铰接与两端固结的长柱发生侧移后计算长度均有增大趋势,但不会超出2倍柱高;两端铰接和一端固结一端悬臂的长柱无侧移情况下,计算长度保持不变。     

超高桥塔结构偏心距增大系数计算方法

针对采用既有规范经验公式计算超高桥塔偏心距增大系数过于保守的问题,对超高桥塔偏心距增大系数的合理计算方法进行研究。基于稳定屈曲理论,推导基于铰接杆、悬臂杆偏心距增大系数的解析表达式;结合桥塔力学行为和偏心距影响系数α,提出更适用于超高桥塔结构的公式算法。依据桥塔的弹性屈曲模态和施工控制精度,构建了桥塔各节点初始缺陷坐标函数,提出了考虑初始缺陷的偏心距增大系数有限元计算方法。以常泰长江大桥为例,对比有限元算法、所提出的公式算法和规范算法下的偏心距增大系数,结果表明:几何非线性效应是偏心距增大系数的主要影响因素;规范算法数值偏大,过于保守;所提出的公式算法与有限元算法吻合度较高,可用于超高桥塔的设计。     

连续刚构桥墩计算长度系数的确定方法

桥墩属于偏心受压构件,对于长细比超过17.5的构件,截面内力应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响,应按照规范的规定进行考虑,其中主要影响因素是计算长度.鉴于规范给定的计算长度取值均是针对理想的边界条件,而实际桥梁构件的边界条件很难理想化为固结、铰接或自由等.通过结构整体稳定分析得到构件临界荷载,由欧拉公式反推桥墩计算长度系数,从而得到更接近结构实际情况的数值,对于同类桥梁的设计具有一定的指导意义.     

钢筋混凝土长柱偏心距增大系数弹塑性分析

偏心距增大系数是钢筋混凝土长柱承载力分析的重要参数。该文考虑混凝土材料弹塑性阶段的实际应力-应变关系,采用线性和非线性分析方法计算长柱截面弯矩增大系数。分析了偏心距增大系数在弹性和塑性阶段的变化趋势及机理。     

钢筋混凝土偏心受压构件裂缝宽度计算研究

为研究裂缝宽度验算规范解在偏心距处于0.55 h(h为构件截面高度)附近时不连续的问题,通过开裂换算截面法得到矩形偏心受压构件内力臂及钢筋应力理论解。对比现行规范解发现,规范公式在双侧配筋、配筋率或偏心距较小时计算内力臂值存在较大误差,影响裂缝计算结果;而当偏心距等于0.55 h且配筋率小于0.3时,理论上会有裂缝超过限值的情况发生。     

连续刚构桥墩长度系数计算方法

本文根据有限元模型以及由欧拉公式推导出的桥墩长度系数计算公式,来计算连续刚构桥墩的桥墩长度系数,并分析了桥墩长度系数与桥墩墩顶水平抗推刚度及桥墩自身水平抗推刚度之间的关系;对于特殊桥梁还给出简化的计算方法。     

采用单阶柱法分析连续体系梁式桥桥墩的计算长度

针对国内规范对桥墩计算长度系数取值偏小的情况,对连续体系梁式桥柱式桥墩计算长度影响因素进行分析,并提出采用有侧移框架的单阶柱计算桥墩计算长度的方法.该方法将连续体系梁式桥纵向看作框架结构,上部结构视为横梁,并将桩基础和承台等效为单根柱,进而将与主梁铰接和固结的桥墩分别等效为上端自由和上端可移动但不可转动的单阶柱计算桥墩计算长度.以某跨径布置为(88+4×165+88)m的刚构一连续组合梁式桥为例,采用该方法计算其主墩计算长度系数,并与有限元软件MIDAS Civil计算结果进行对比,结果表明:该方法计算结果与有限元软件计算结果较为吻合,且与美国AASHTO规范的规定基本一致,验证了该方法的可靠性.     

梁桥桥墩纵桥向计算长度系数研究

采用静力法建立墩底固结墩顶具有弹性约束的桥墩弯矩平衡微分方程,引入边界条件,得到在竖向临界荷载下桥墩的稳定方程为关于桥墩计算长度系数μ、墩顶纵向约束刚度与桥墩抗推刚度比m、墩顶扭转约束刚度与桥墩线刚度比n的超越方程。编制计算程序求得不同刚度比下桥墩计算长度系数的数值解,制成可供设计使用的计算表格并拟合了简化计算公式。计算结果表明:梁桥设置支座时,桥墩的计算长度系数为1.4～1.9;采用固结墩可以显著降低桥墩的计算长度系数,其最小值接近于1.0。     

桩柱式桥墩顺桥向计算长度系数的研究

受压构件的边界条件直接影响其承载能力,目前桥梁设计规范中仅考虑了理想边界条件下的桥墩计算长度,并不能完全满足实际工程设计要求。基于此,笔者提出了桩柱式桥墩的简化计算方法。首先,采用底部固结且顶端位移及转角与桩顶相等的柱来模拟桩基,采用施加于墩顶的水平与抗弯弹簧来模拟上部结构及支座对桥墩的约束,并用静力法得到简化模型的稳定方程,解此方程得到桥墩的计算长度;然后,以某工程实例为背景,分别采用有限元软件及简化方法计算得到桥墩顺桥向计算长度,两者误差在5%以内,证明了该文的简化方法结果可靠。最后,研究了地基土性质及抗推桥墩数量对桥墩计算长度的影响。     

基于能量法的成桥阶段高墩计算长度系数分析

高墩在成桥阶段墩顶边界条件介于铰接和固结之间,其计算长度系数往往难以取定。现通过构造成桥阶段高墩的形函数,利用能量法求解刚性地基高桥墩成桥阶段的失稳力临界力,又通过欧拉公式求得其计算长度系数,并结合算例采用有限方法和能量法进行计算,对比分析两者计算结果。结果表明:在计算高墩计算长度时,需计入墩顶非理想边界的影响。此外,所推能量法公式计算结果同有限元程序接近,具有较高精度,可供设计参考使用。     

独柱墩桥梁横向稳定影响因素研究

本文以实际工程为背景,采用五跨等跨布置混凝土连续梁桥,截面为单箱双室结构,借助有限元软件Midas建立不同桥梁跨径、桥梁曲率半径、中墩支座偏心值来分析独柱墩桥梁抗倾覆能力及倾覆力学特征,得出上述影响因素对独柱墩横向稳定系数的影响规律。计算数据分析表明在相同条件下,曲线桥梁随着曲率半径的增大,抗倾覆稳定系数先减小后增大;稳定系数随着跨径的增大而增大;适当增加小半径曲线梁桥中墩支座偏心可以增强独柱墩桥梁横向稳定性。     

钢筋混凝土简支梁板桥单排桩(柱)墩的计算长度问题

钢筋混凝土简支梁板桥的单排桩(柱)墩,由于墩身截面尺寸较小,在强度验算和配筋设计时应按规范规定考虑墩身在弯矩作用平面内的挠度对纵向力偏心距的影响。考虑的方法是将纵向力对截面重心轴的偏心距乘以偏心距增大系数η,η值由下式计算。     

桥墩计算长度系数的有限元计算法

考虑桥梁上部结构及下部桩基础对桥墩的约束影响,提出桥墩计算长度系数的有限元计算方法,根据稳定方程得出桥墩计算长度系数。通过实例计算表明计算结果与实际工程一致;利用有限元计算法可较为准确的得到计算长度系数,为工程设计应用提供借鉴。     

对称配筋钢筋混凝土偏心受压构件的计算研究

钢筋混凝土偏心受压构件在工程中应用广泛,根据其破坏原理可以区分为大小偏心受压两种破坏形式,规范中对此类构件的承载力计算也有明确规定。针对这两种偏心受压形式,推导了大小偏心的判别方法和标准化承载力计算方法流程,并利用实体有限元数值模拟结果与规范公式计算结果进行了对照验证。最后,讨论了偏心距、配筋率和构件长细比等参数对偏心受压构件承载力的影响,总结了设计要点,为结构设计提供参考。     

考虑墩梁刚度比的刚构墩计算长度研究

基于同时考虑墩顶主梁弯曲约束和结构体系抗推约束等效刚度,推导出刚构墩在双重弹性约束下的压杆计算长度系数精确方法,并编制出相应的计算程序。结合算例比较计入主梁弯曲刚度和水平抗推刚度以及墩顶固结、墩顶受弯曲约束但水平可移动铰等不同边界状态对高墩计算长度系数的影响,并研究不同边界条件下刚构高墩截面的配筋需求。结果表明:精细化确定刚构墩计算长度是影响桥墩构造及配筋设计的关键因素。     

山区桥梁墩柱长度系数计算方法研究

桥墩的计算长度问题是山区高速公路桥梁设计中的难题。文中以某在建的高速公路桥梁为工程实例,分析探讨桥墩长度系数的计算方法,并介绍目前常用的通过欧拉公式推导长度系数的计算方法,再建立有限元模型进行结构屈曲分析,得到桥墩的计算长度系数。分析比较2种方法可知,结构有限元屈曲分析法能够更准确地考虑桥墩的边界条件及横向联系作用,计算精度更高。     

独柱墩连续梁桥的稳定影响因素分析

以诸永高速金华台州段工程为例,采用MIDAS有限元分析程序,构建了23座独柱墩连续箱梁桥的仿真模型,系统分析和总结了影响弯梁桥稳定性的主要影响因素,如曲率半径、桥梁长度、联端支座间距、独柱墩支座预设偏心等。结果表明：桥梁曲率半径对支座负反力影响很大,当曲率半径小于200 m,桥梁长度大于100 m时较易发生支座脱空现象;增大联端支座间距,合理设置支座偏心距,可减小支座出现脱空的可能性,提高桥梁的抗倾覆能力。     

船桥偏心碰撞的撞击力计算

以连续刚构桥为例,基于碰撞理论、能量泛函变分原理和边界等代原理,考虑了桥梁上部结构和桩土作用对桥墩的约束,建立了船桥偏心碰撞的计算模型,研究了扭转效应对撞击力的影响。与各国规范相比,本文考虑了船舶偏心以及桥墩的横向弯曲柔度和扭转柔度对桥墩撞击性能的影响。经过计算分析得知,偏心距的增大以及桥墩自由扭转惯性矩的减小均会使桥墩结构产生扭转振动的幅度增大,则削弱了桥墩的横向约束刚度,使得船舶撞击力减小,但冲击扭转效应会增大。     

连续刚构高墩横向计算偏心距增大系数探讨

选取典型高墩连续刚构桥,采用两种方法,对高墩横向计算偏心距增大系数计算方法进行了探讨。首先按照规范方法分析工程实例,然后通过有限元数值分析方法,考虑P-Δ效应,求解该工程实例。随后,对规范结果和数值结果加以比较,并分析差异原因。     

桥梁箱形截面双向偏心受压柱对称配筋计算

依据现行规范,使用Nikitin公式的变换式,探讨了桥梁工程中常见的箱形截面双向偏心受压柱的对称配筋直接计算方法,以弥补现行规范中提供的复核公式不便直接用于截面设计的不足.通过验算,该方法计算结果满足现行规范的要求.