山区高墩大跨连续刚构桥设计

介绍了国道356一字河特大桥主桥的设计要点,对比分析了不同主墩形式下连续刚构的受力特点。结果表明,除墩顶局部效应外,不同桥墩形式对上部主梁受力性能影响不大,相对于"箱形+双薄壁墩"截面的桥墩形式,整体式空心矩形薄壁墩在承载力、稳定性、抗震性能等方面更具有优势,更适用于山区高墩连续刚构主墩。     

五里坡特大桥超高墩在风荷载下的安全性分析

五里坡特大桥为85 m+4×160 m+85 m预应力混凝土连续刚构桥,其最高主墩墩高153 m,墩高居全国第二。基于超高墩具有的特殊受力和变形特征,考虑钢筋、劲性骨架及混凝土的作用,建立了高墩精细化数值模型,分别采用静力风压荷载和动力冲击风荷载对超高主墩在施工过程中的典型工况进行了安全性分析。结果表明增加的风撑横系梁构造可显著改善高墩的抗风性能,施工阶段全桥应力满足混凝土结构强度要求,施工过程整体抗风性能良好。     

某高墩大跨连续刚构桥主墩优化设计研究

选择合理的桥墩型式是降低高墩大跨连续刚构桥造价的有效措施。以瓦厂特大桥的设计为背景,将原设计主墩采用的组合墩墩型,优化成单肢空心薄壁墩,通过建立各墩型的空间有限元模型,进行对比分析。结果表明：两种主墩墩型的梁部应力水平相当;单肢空心墩稳定性优于组合墩;在最大双悬臂施工状态下,采用单肢空心薄壁墩强度安全系数较组合墩小,但成桥后安全系数相当;采用单肢空心薄壁墩经济性优于组合墩,能大幅节省造价,在施工质量与工期方面具有明显的优势。研究结果可为今后山区同类的桥梁提供一定的借鉴和参考意义。     

关于连续刚构桥桥墩初始施工缺陷的敏感性分析

高墩大跨连续刚构桥对于山区V形峡谷地带有较好的适用性,桥墩结构形式多采用双肢薄壁墩,在薄壁墩施工时一般采用滑模法施工,由于滑模本身缺陷或立模偏差的偶然性所产生的桥墩结构初始缺陷,对高墩的稳定性及全桥结构受力状态必然产生一定的影响,通过建立有限元模型并赋予桥墩初始缺陷,分析桥梁结构各受力状态对于桥墩初始施工缺陷的敏感性。     

空心薄壁墩翻模法施工质量控制措施研究

现阶段,桥梁所用高墩由原来的重力型桥墩逐步转变为轻型的空心薄壁墩,而该类桥墩施工中最常用的是翻模施工法。施工过程中的质量控制措施尤为重要,因为它将直接影响桥墩施工质量以及施工过程中的安全性和经济性。因此,本文将重点阐述翻模法在空心薄壁墩施工中的施工质量控制措施。     

初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响研究

施工误差、材料性能不均匀等因素必然导致钢管混凝土混合柱高墩存在一定的初始缺陷。文中以四川干海子特大桥为工程背景,运用一致缺陷和改进随机缺陷理论,考虑材料非线性、几何非线性,对钢管混凝土混合柱高墩进行极限承载力分析,得到其极限承载力特征参数,进而研究初始缺陷对钢管混凝土混合柱高墩极限承载力的影响,并采用随机有限元法对初始材料缺陷进行极限承载力敏感性分析。结果表明,钢管混凝土混合柱高墩属于缺陷敏感结构,对于干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩,初始缺陷限值按现有规范取值风险较大,其初始缺陷限值建议取墩高的1/2 000;与一致缺陷模态法相比,结构初始缺陷值控制在较小范围内时,采用随机缺陷模态法计算所得钢管混凝土混合柱高墩的极限承载力偏小;沿墩高方向缺陷对结构极限承载力的灵敏度变化较大,呈现下部结构大于上部结构、两端大于中间的规律;干海子特大桥110 m钢管混凝土混合柱桥墩对顺桥向缺陷最敏感;钢管混凝土混合柱高墩材料缺陷对极限承载力的敏感性从大到小依次为纵向连接杆件外径、纵向连接杆件钢管壁厚、核心混凝土弹性模量、柱肢杆件外径、核心混凝土密度、钢材密度、柱肢杆件钢管壁厚。     

山区高墩大跨径连续刚构桥梁抗震研究

高烈度地震山区高墩大跨径连续刚构桥梁具有桥墩高度大、跨径大、相邻桥墩高度差异大、上部结构质量大、地震力大的特点,抗震设计在桥梁设计中起决定性作用。为了提高桥梁抗震性能,从桥墩型式、桥墩刚度匹配、耗能减震等方面进行了研究,提出了几点技术措施:(1)主墩采用内灌外包钢管混凝土格构柱+钢筋混凝土肋板组成的空心薄壁墩,减轻下部结构质量,降低了桥墩刚度,减小桥墩地震力;(2)优化高、低墩截面尺寸,使桥墩刚度、强度与所受地震力相匹配,并减小地震作用下桥梁位移;(3)在梁端设置粘滞阻尼器,减小纵桥向地震力和位移。     

单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥稳定性分析

单肢空心薄壁墩作为高墩连续刚构桥桥墩的主要形式之一,在工程中广受青睐,但其稳定性计算与分析较少见诸于文献。以墩高132m的黄石特大桥为依托,运用Midas/Civil建立空间有限元模型,对单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥的各个施工阶段的稳定性进行计算,并将计算结果与理论推导公式进行对比检验。计算结果表明,其各阶段稳定性满足要求;最不利稳定状态出现在最大双悬臂阶段;横向的墩顶系梁可以显著增加稳定性;风荷载及温度荷载对稳定性的影响不明显。运用理论公式进行静定状态的墩顶临界荷载计算,其结果和有限元计算结果吻合,既简单又符合实际情况,可以在设计中直接运用。     

钢管混凝土组合格构柱高墩偏压试验研究

雅泸高速公路黑石沟特大桥在国内首次提出并采用了钢管混凝土组合格构柱高墩。为研究这种结构形式高墩的组合性能,进行了偏压试验和破坏试验,考察了钢管混凝土柱肢、钢管外包混凝土及腹板剪力墙的受力性能。试验结构表明:正常使用极限状态下,钢管混凝土组合格构柱处于小偏心受压,结构处于弹性状态。     

高墩大跨连续刚构桥墩柱选型研究

大跨连续刚构桥在施工及运营阶段要求主墩满足结构受力所需的最小纵、横向刚度,从优化结构受力和经济性考虑,桥墩应具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度。以云南某地区一大跨连续刚构桥为工程背景,论述高桥墩设计中需考虑的主要控制因素及结构受力要求。分析比较矩形空心墩和双薄壁桥墩的受力特点、经济性及其适用条件,研究并比较这两种墩形的设计指标,对高墩大跨桥墩选型提供理论依据。     

横系梁对超高墩大跨连续刚构双幅桥抗震性能的影响分析

为研究横系梁对超高墩大跨连续刚构双幅桥抗震性能的影响,以云南山区某超高墩大跨连续刚构双幅桥为例,考虑桩土相互作用,采用MIDAS Civil软件建立桥梁结构模型,改变横系梁的位置、截面尺寸及数量,计算桥梁结构的地震响应并进行对比分析。结果表明:增设横系梁可以较好地改善超高墩大跨连续刚构双幅桥的横向抗震性能;在整体墩与双肢薄壁墩分界处设置横系梁对提高结构抗震性能效果最佳,其中横系梁同桥墩刚度比在0.40~0.67内,对改善结构抗震性能最有利;根据桥墩的高度适当增加横系梁数量对结构抗震有利,在该桥双肢薄壁墩顶部和整体墩与双肢薄壁墩分界处设置2道横系梁效果较好。     

钢管混凝土桥墩的适用性研究

针对钢管混凝土结构的优势和连续刚构桥的受力特点,提出以钢管混凝土结构作为连续刚构桥的桥墩,并对其展开了相应的研究。以某大跨连续刚构桥为依托工程,采用理论计算结合有限元分析的方法对原设计桥墩截面进行合理性检验并进行了钢管混凝土桥墩试设计。最后通过有限元分析计算比较了这2种桥墩在墩顶顺桥向位移、结构内力分配和材料造价三方面的差异。计算结果表明:在相同的条件,钢管混凝土桥墩相比于钢筋混凝土双薄壁墩抗推刚度更小,更能适应上部结构的变形,结构受力更加均衡,材料用量更少,施工更方便,工程造价更低。钢管混凝土桥墩适用性较好,值得在施工工程中推广。     

山区高墩大跨径连续刚构桥减震技术研究

高烈度地震山区高墩大跨径连续刚构桥具有桥墩高度差异大、上部结构质量重、地震力大等特点,桥梁减震是设计重点。为了提高大跨径连续刚构桥的抗震性能,从上部结构轻型化、墩型优化、桥墩刚度匹配、阻尼器耗能等方面进行了减震技术研究。结果表明:1)主桥箱梁采用陶粒轻质混凝土或部分节段采用高强度活性粉末混凝土,可减轻上部结构重量,减小地震力; 2)主墩采用钢管混凝土格构式空心薄壁墩,可减轻下部结构重量,降低桥墩刚度,减小桥墩地震力; 3)优化高、低墩截面尺寸,调整桥墩刚度,可使各桥墩的承载力与所受地震力相匹配; 4)在梁端设置非线性粘滞阻尼器,可减小顺桥向地震力和位移。     

薄壁箱形高墩日照温度场及墩顶位移研究

薄壁空心墩在高墩大跨连续刚构桥中得到了广泛应用,日照作用下超高薄壁空心墩的墩顶偏位对于桥墩施工期和成桥后整体结构线形和受力产生不利影响。该文基于陕西省某特大桥180 m高薄壁空心墩,选取施工过程中8月28日至29日和10月11日至12日各24 h的温度场及墩顶位移测试数据,结合有限元分析方法对日照作用下超高薄壁空心墩温度场及墩顶位移随时间的变化规律进行研究。结果表明：南北墩壁温差受环境温度和昼夜温差影响较大,8月环境气温高,昼夜温差小,南北墩壁温差较小,墩顶偏位较小;10月环境气温低,昼夜温差大,南北墩壁温差较大,墩顶偏位大;墩顶位移与日照壁面温差变化规律一致;墩高达到180 m时,在8℃壁面温差下产生最大52.6 mm的墩顶位移。采用实体有限元法分析得到的墩顶位移和规范计算出的墩顶位移与实测值相比均吻合较好,具有较高的精度。     

高墩大跨径预应力连续刚构桥稳定性研究

利用空间有限元法对钢管混凝土叠合柱特高墩预应力混凝土连续刚构桥的空间稳定性进行了计算分析,以某特大桥为例,当墩高达到180m时,最大双悬臂施工状态的结构稳定性安全储备最低。计算结果表明,结构的计算模型及几何特征对其稳定性的影响较大,且应对钢管混凝土叠合柱高墩刚构桥的主梁施工过程进行严密监控。     

单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩稳定性比较研究

为了对比单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩在不同荷载工况下的线弹性稳定性与非线性弹塑性稳定性,以吕梁环城高速公路机场2号大桥为工程背景,采用Ansys10.0软件建立有限元模型,研究了温度、风荷载、墩顶弯矩、汽车制动力、施工缺陷等因素对2类高墩初始几何缺陷的影响程度,分析了纵桥向、横桥向和双向初始几何缺陷对2类高墩稳定性的影响。研究结果表明:单肢箱形薄壁截面高墩的线弹性稳定性比双肢矩形薄壁截面高墩好;日照、风载、汽车制动力等因素对单、双肢薄壁高墩纵、横桥向位移影响并不相同;双向初始几何缺陷对结构的弹塑性稳定性影响最大,在相同的双向初始几何缺陷下,单肢箱形薄壁高墩稳定性系数的降幅比双肢矩形薄壁高墩大。     

大跨径钢管混凝土劲性骨架拱肋施工阶段受力与稳定分析

向莆铁路尤溪大桥为一座上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥,拱肋结构刚度大,跨越能力强,但拱肋结构的形成过程体系多变,受力复杂,为了研究该桥施工过程中钢管混凝土劲性骨架拱肋的内力和稳定性,建立了空间有限元分析模型,模拟施工过程中钢管混凝土截面和钢筋混凝土箱形截面的形成过程。根据计算结果可知,弦杆钢管内灌注混凝土的顺序对弦杆应力影响不大,拱肋外包混凝土分层浇筑方案对混凝土的应力有较大影响,该桥三环浇筑方案外包混凝土没有出现拉应力,实际施工中应确保每一层混凝土浇筑过程中的各段混凝土的浇筑同时进行,尽可能达到实际施工与计算模型两者吻合。施工过程中钢管骨架最大悬臂阶段及钢管骨架合龙灌注混凝土后的稳定系数均大于4,满足规范要求。     

高墩大跨曲线连续刚构桥结构形式与参数研究

依托主跨100m、墩高58m的贵州省坞家塆大桥,分别研究墩梁刚度比、箱梁超高方式、体系转换方式和桥墩结构形式对高墩大跨曲线连续刚构桥力学行为的影响。建立了考虑施工阶段的桥梁midas Civil有限元模型,分别调整相关参数,提取关键节段和截面的内力,并进行对比分析。结果表明,墩梁刚度比能改变桥梁横向振动形式;底板平置和底板斜置2种超高方式对结构内力影响不明显,但底板平置施工相对容易;"先边后中"和"先中后边"2种体系转换方式会影响截面应力变化方式;双薄壁墩比单墩稳定性及受力性能要好,但施工难度更大。     

钢管混凝土叠合柱式桥墩受力性能分析

为减小桥墩阻水面积,跨南水北调中线工程主干渠的大油村北桥2号墩墩身采用圆形钢管混凝土叠合柱.采用有限元法进行计算分析,研究叠合柱钢管壁厚与轴向应力比率、弯曲应力比率、抗剪应力比率和组合应力比率、荷载下位移及自振周期等因素的影响规律.结果表明,叠合柱能以较小的直径满足既定承载能力的要求,比普通混凝土桩柱式结构具有更好的经济性和抗震性能.     

桥墩形式对连续刚构桥动力特性的影响

以西禹高速公路杏沟连续刚构桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,并考虑边跨支座处的弹性约束作用,建立了该连续刚构桥动力计算的整体空间有限元计算模型,探讨了连续刚构桥采用钢筋混凝土四柱式桥墩、双薄壁空心墩、单薄壁空心墩及独柱实心墩时的动力性能。计算结果表明:4类桥梁自振频率依次增大,四柱式桥墩和双薄壁空心墩的桥梁振动以桥墩弯曲为主,单薄壁空心墩和独柱实心墩的桥梁振动以桥面弯曲为主;在不同地震波作用下,由于地震波的卓越周期以及结构自振特性等不尽相同,4类结构的动力反应也不尽相同。