浅析预制装配式桥墩抗扭性能

为研究装配式桥墩的抗扭性能,从装配式桥墩的接缝面受力特性入手,结合国内已经出版的相关规范,初步得到了装配式桥墩接缝面的抗扭计算方法。对某立交桥装配式桥墩进行了抗扭性能计算,并对此桥墩的整体抗扭性能进行了定量分析。     

偏压作用下钢骨混凝土桥墩斜截面抗剪承载力研究

为了探索不同偏心距的竖向压力对钢骨混凝土桥墩斜截面抗剪承载力的影响,进行了3根钢骨混凝土桥墩在偏压作用下斜截面抗剪试验。试验研究结果表明:偏心压力对钢骨混凝土桥墩的抗剪承载力有一定的影响,随着偏心距的增大,桥墩斜截面抗剪承载力有所降低。而现有规范在桥墩抗剪承载力的计算中并没有考虑偏压对桥墩抗剪承载力的影响。考虑了偏心压力对桥墩抗剪承载力的影响,提出了一个偏心距影响系数Ψ_e,建立了在偏心压力作用下钢骨混凝土桥墩抗剪承载力的计算公式。为钢骨混凝土桥墩在偏压作用下的斜截面抗剪承载力研究和设计提供一定参考。     

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。     

桥墩类型对波纹钢腹板连续刚构桥动力特性的影响

为研究不同类型桥墩对波纹钢腹板连续刚构桥动力性能的影响,以某实际项目的波纹钢腹板连续刚构箱梁桥为研究对象,采用群柱式桥墩、双薄壁桥墩、空心桥墩、实心桥墩4种类型桥墩对该桥动力特性进行对比分析。利用力学公式计算各桥墩抗扭性能;利用有限元分析软件MIDAS Civil分析各桥墩前20阶振型及自振频率。分析结果表明:采用空心桥墩可有效改善波纹钢腹板连续刚构桥上部结构的抗扭性能及提高其横向抗推刚度,并且空心桥墩工程量明显小于实心桥墩,设计波纹钢腹板连续刚构箱梁桥时,空心桥墩具有较大的优势。     

钢骨混凝土桥墩抗撞击性能试验研究

为研究内置钢骨对混凝土桥墩抗撞击性能的提高作用,进行3根钢骨混凝土桥墩模型和1根钢筋混凝土桥墩模型的侧向静力加载试验和水平撞击加载试验,分析桥墩模型撞击破坏形态及影响因素,研究内置不同钢骨形式对墩身应变增长、桥墩撞击开裂和撞击剪切强度的影响。运用混凝土桥墩静力抗剪强度叠加原理,合理考虑混凝土抗剪强度组成因素及材料应变率效应,采用材料撞击动强度,建立预测钢骨混凝土桥墩撞击动力抗剪强度计算公式。研究结果表明:内置角钢、槽钢、圆钢管的混凝土桥墩的撞击开裂峰值力比普通混凝土桥墩分别提高98.76%、194.22%、186.76%,其撞击破坏峰值力比普通混凝土桥墩分别提高19.82%、52.83%、46.22%,内置钢骨对混凝土桥墩抗撞击开裂能力和抗撞击强度有显著提高作用;内置槽钢和圆钢管的钢骨混凝土桥墩的撞击开裂峰值力和撞击破坏峰值力比内置角钢的钢骨混凝土桥墩分别提高48.03%、44.27%和27.55%、22.03%,属于抗撞击性能较好的钢骨混凝土桥墩;所建公式计算结果与试验结果较符合,可为钢骨混凝土桥墩抗撞击强度设计提供参考。     

钢骨混凝土桥墩斜截面抗剪承载力计算研究

通过钢骨混凝土桥墩在侧向集中力作用下的静力抗剪试验,研究了钢骨混凝土桥墩的斜截面抗剪承载力的影响因素,分别用叠加法和考虑抗剪刚度影响的桁架拱模型提出了2种钢骨混凝土桥墩的斜截面抗剪承载力计算公式,与试验结果吻合较好。     

钢骨钢丝网混凝土桥墩抗剪性能试验研究

为研究钢丝网对提高混凝土构件抗剪性能的作用,进行钢丝网混凝土的材性试验和钢骨钢丝网混凝土桥墩在侧向集中力作用下静力抗剪试验。结果表明,钢丝网可以有效提高混凝土构件的基本力学性能;内置钢丝网后桥墩的抗剪性能有很大程度改善。综合考虑钢丝网混凝土抗压强度、箍筋应变不均匀系数、钢骨应变不均匀系数等对桥墩抗剪承载力的影响,提出钢骨钢丝网混凝土桥墩抗剪承载力的建议计算公式。计算结果与试验结果较吻合。     

地震作用下钢筋混凝土桥墩塑性铰区抗剪强度试验

针对地震作用下钢筋混凝土桥墩塑性铰区剪切破坏模式,研究了抗剪强度计算问题。进行了12根钢筋混凝土短柱桥墩拟静力试验,在试验基础上比较了各国主要桥梁抗震设计规范中的桥墩抗剪强度计算公式。辅以太平洋地震工程研究中心(PEER)钢筋混凝土柱拟静力试验数据库,对地震作用下塑性铰区混凝土抗剪强度影响因素进行了统计分析,最后参考相关规范及研究成果提出了桥墩塑性铰区抗剪强度计算公式。结果表明:满足中国现行桥梁抗震设计规范最低配箍要求的钢筋混凝土短柱桥墩仍有很大可能发生塑性铰区的剪切破坏,宜引起足够重视。     

九龙大桥V型钢骨混凝土桥墩计算分析

九龙大桥为连续刚构桥,采用V型桥墩。V型桥墩抗推刚度较大,结构整体计算分析时,发现桥墩存在较大弯曲内力。为使结构安全,参照相关规范对桥墩配置一定型钢骨架,使其形成钢骨混凝土结构。对钢骨混凝土桥墩截面抗弯、截面抗剪、裂缝宽度进行计算和分析,并根据计算结果对该桥V型墩设计方案进行评价。     

基于可靠度的桥墩抗剪承载力影响因素敏感性及经济性分析

历次震害资料表明,钢筋混凝土桥墩剪切破坏十分常见.依据现行桥梁设计规范,考虑计算模式不确定性、材料不确定性及几何参数不确定性,采用可靠度方法进行敏感性分析,得到影响钢筋混凝土桥墩抗剪承载力的敏感因素,并分析给出提高桥墩抗剪可靠度的经济适用方法.结果表明:随着地震作用效应与恒荷载作用效应比(PE)的增大,三种不确定性模式下桥墩的可靠度均逐渐降低;在桥墩抗剪承载力影响因素中,混凝土强度、箍筋强度和箍筋间距对可靠度影响最为显著;采用加密箍筋间距和提高箍筋强度的方法提高桥墩可靠度的工程经济价值最佳.     

美国桥梁抗震规范中各桥墩抗剪强度计算公式的差异

介绍了钢筋混凝土桥墩在强震动作用下的剪切机理。在评述美国ATC-32、Caltrans规范及Priestley等人建议的桥墩抗剪强度计算公式的基础上,从公式组成的角度分析了采用这3种计算公式进行桥墩抗剪强度计算时得出的结果存在差异的原因。通过12个钢筋混凝土桥墩模型试验与分析,得出结论:ATC-32和Caltrans规范的抗剪强度计算公式相对保守,但对低延性墩的评价却偏不安全;Priestley等人建议的公式与试验吻合较好。     

株洲湘江一桥桥墩抗船撞能力评估及防撞方案研究

船桥碰撞事故常有发生,为评估已建桥梁桥墩的抗船撞性能、指导防撞方案设计,以株洲湘江一桥通航孔8~10号桥墩为对象,建立有限元模型计算了桥墩在受到单位水平撞击力时最危险截面处产生的内力,进而根据相关规范,计算桥墩截面实际能够承受的水平撞击力;建模分析2 000吨级船舶在各工况下撞击桥墩时实际产生的最大船撞力;根据两者计算结果差值评估桥墩的抗船撞能力,提出设置复合材料防撞系统方案并进行比较研究。结果表明:该桥桥墩的横桥向抗撞能力由9号墩强度控制,为11.03 MN;船舶最不利工况撞击桥墩时产生的撞击力为13.55MN,超出桥墩极限抗撞能力;设置复合材料防撞系统后桥墩受到的水平撞击力可明显小于桥墩的水平抗力,从而保证桥墩结构的安全。     

钢骨混凝土桥墩抗剪承载力分析计算

对1根普通钢筋混凝土桥墩模型和3根钢骨混凝土桥墩模型进行侧向集中力作用下的静力抗剪试验。试验结果表明:钢骨混凝土桥墩模型具有较好的抗剪力学性能,其箍筋应变增长缓慢、裂缝发展充分、极限承载能力较高。另外,在现有计算方法基础上,基于钢骨与混凝土共同作用、箍筋和腹杆不均匀系数、钢骨截面抗剪等效面积、钢骨截面对抗剪承载力提高作用的考虑,进行空腹式钢骨混凝土桥墩抗剪承载力计算,且计算结果与试验结果吻合较好。     

基于修正压力场理论的桥墩抗剪承载力简化计算方法

为快速、准确地计算桥墩抗剪承载力,对基于修正压力场理论的桥墩抗剪承载力计算方法进行简化。该简化计算方法根据120根试件试验结果,建立配箍量影响系数和轴压比影响系数的计算公式,并对其进行参数分析,验证了计算公式的合理性,通过这2个影响系数求得混凝土平均纵向应变,进而得到完整的基于修正压力场理论的桥墩抗剪承载力简化计算公式。采用该简化方法和4种常用方法对120根试件的抗剪承载力进行计算,并与试验结果进行对比分析。结果表明,与4种常用方法相比,简化方法计算结果与试验值最接近,离散程度也最小,可用于桥墩的抗剪承载力计算。工程实例应用表明,该简化方法求解过程简单,无需迭代计算,可快速、准确地计算桥墩抗剪承载力。     

重力式桥墩在泥石流冲击作用下的响应分析

为研究重力式桥墩在泥石流冲击作用下的安全性,以某既有铁路重力式桥墩结构作为研究对象,采用ANSYS+CFX建立了泥石流冲击桥墩的流固耦合分析模型,分析桥墩在不同参数的泥石流冲击作用下的响应情况,同时采用LS-DYNA软件分析泥石流中大块石对桥墩的冲击力,进而对桥墩的安全性进行评估。结果表明:随着速度、容重和黏度的增加,泥石流冲击力也随之增加;泥石流中大块石对桥墩的冲击力较大,分析中不可忽略;桥墩在泥石流冲击、大块石冲击以及横向风荷载作用下,桥墩的横向偏心距、抗倾覆稳定性、抗滑稳定性、基底应力均难以满足规范要求。因此,应加强对可能遭遇泥石流灾害的重力式桥墩的监测和分析,采取有效措施以确保泥石流冲击作用下结构安全可靠。     

东江特大桥桥墩抗撞计算分析及防撞措施

东江特大桥主桥为(95+170+95)m的连续刚构桥,为判断该桥下部构造是否满足规范抗撞要求,对桥墩进行抗撞分析。采用有限元程序MIDAS建立全桥及桥墩模型,通过反复试算,得出主墩、交界墩和引桥桥墩能够承受的最大船撞力横桥向分别为14 MN、5 MN、3 MN,顺桥向分别为10 MN、4 MN3、.5 MN,与国内《公桥规》、《铁桥规》及美国AASHTO 3种规范计算出的设计船撞力进行比较,结果表明各桥墩均能满足国内两规范对桥梁的抗撞要求。为防止船舶直接撞到桥墩,采取设置橡胶块、防撞岛、防撞墙及将交界墩的左、右幅承台连为整体的防撞措施。     

外置耗能器对自复位预制RC桥墩抗震性能的影响研究

以中国已建成的首座震后自复位桥梁-京台高速（北京段）黄徐路跨线桥为背景,结合自复位结构和装配式结构的特点,发展自复位预制RC桥墩新型结构。设计并制作对桥墩抗侧强度贡献率分别为0,20%及40%的3组外置耗能部件,并对3组自复位桥墩进行水平拟静力往复试验研究。通过桥墩变形和损伤演化过程、力-位移滞回曲线、骨架曲线、试件耗能能力、预应力筋张拉力变化、残余位移、接缝开口和受压区高度变化等评估自复位预制RC桥墩的抗震性能及外置耗能器对其影响。研究结果表明：外置耗能器耗能段均出现明显的高阶屈曲形态,耗能作用明显,附加外置耗能器自复位桥墩的滞回曲线呈明显的“旗帜”形;耗能器的抗侧强度贡献率越高,墩柱的滞回曲线越饱满,墩柱的耗能能力和抗侧承载力也明显提高;加载至偏移率3.5%时,自复位预制墩柱抗侧承载力无明显下降,表现出良好的延性性能;随墩顶水平位移增加,墩柱内轴向预应力筋张拉力基本呈线性增加,建议墩内竖向预应力筋初始张拉力不超过名义屈服强度的70%;为保证自复位墩柱具有较小的残余位移,建议附加外置耗能器对桥墩的抗侧贡献率不宜超过40%。研究可为自复位预制RC桥墩的结构设计、数值模型验证和工程实践提供参考。     

水下抗分散混凝土在溶洞修补工程中的应用技术

本文结合贵阳至黄果树高等级公路花雨洞大桥桥墩溶洞修补工程施工需求,通过合理的混凝土配合比设计、参加水下抗分散外加剂等技术配制出具有良好的水下抗分散性、自密实的C30水下抗分散混凝土。结合现场施工条件,制定出合理的施工工艺与施工方案,水下抗分散混凝土较好地完成了桥墩水下溶洞修补施工,确保了工程质量。     

既有桥梁整体抬高后高低墩抗震性能分析

目前,对既有桥梁整体抬高后进行抗震性能分析研究较少。通过Midas Civil有限元软件建立三维分析模型,选取既有桥梁抬高的实例进行高低墩抗震分析。结果表明:桥墩地震响应与基础抗推刚度有密切关系,基础抗推刚度越大,桥墩在地震力作用下的内力越大;反之,桥墩在地震作用下内力越小。通过减小相邻高低墩的刚度差异,可以合理地分配桥墩及桩基的地震响应。现从这个角度出发提出既有桥梁抬高后满足抗震要求的方案,以供同类型桥梁项目参考。     

节段拼装桥墩撞击试验研究与数值分析

为研究采用节段拼装桥墩与整体现浇桥墩在抗撞击性能方面的差异，探究撞击作用下节段拼装桥墩的撞击响应和破坏模式。采用缩比模型，通过水平撞击试验获得节段拼装桥墩和整体现浇桥墩的动力时程响应曲线，观测不同构造形式桥墩在不同撞击速度下的破坏模式，并对比分析桥墩在撞击荷载作用下的撞击力、位移等动力时程响应；采用非线性有限元模型，对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟，并通过与试验结果进行对比，验证其有限元结果的可靠性；通过参数分析探明了撞击高度、预应力值对拼装式桥墩动力响应的影响规律。研究结果表明：在撞击荷载作用下，整体现浇桥墩主要发生了由受拉弯曲破坏转变为墩底斜向剪切破坏的弯剪破坏，节段拼装桥墩主要发生受撞节段剪切滑移和加载区混凝土压溃；与整体现浇桥墩相比，在撞击作用下节段拼装桥墩撞击力峰值降低21.25%，撞击持续时间相应增加147.62%，同时节段拼装桥墩展现出更强的变形能力和能量耗散能力，但未能展现出良好的自复位能力，增加混凝土局部损伤；有限元模拟与试验结果吻合良好，验证了有限元模型的正确性；基于节段拼装桥墩有限元模型，分析得到撞击高度和预应力值对桥墩撞击力的影响较小，但撞击高度对桥墩变形影响较大，预应力值对桥墩整体刚度也有较大影响；因此，在节段拼装式桥墩抗撞设计时应综合考虑撞击高度和预应力值对桥墩的影响，从而保证结构的可靠安全。