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。     

柔性桥墩计算长度的简化计算研究

通过对刚性基础等截面柔性桥墩墩顶边界条件的分析,建立了桥墩压杆挠曲线近似微分方程,拟合出柔性桥墩计算长度简化公式。经过有限元程序分析验证,简化公式得到的计算结果精度能满足工程需要,并对工程中常用的三孔连续梁桥墩计算长度提供了实用公式,为今后柔性桥墩设计工作提供方便。     

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。     

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多。本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC．Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况。由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩（土）体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工。     

岩质边坡桩柱式桥墩的受力分析研究

岩质边坡上桥梁基桩具有承重与阻滑双重功能,其受力性状远比抗滑桩和平地上两侧无坡度的单一倾斜受荷桩要复杂得多.本文在探讨和总结了桩柱式桥礅双排桩的受力特点和计算方法的基础上,采用大型通用非线性有限元分析软件MSC.Marc对其进行数值模拟,建立了岩质边坡桥梁双排基桩三维有限元计算模型,通过计算得到了岩质边坡的应力分布情况.由于桩柱式桥墩桩顶横向连梁对桩顶的约束作用,桩身变形特征也发生了明显变化,桩柱式桥墩前、后两根基桩的侧移曲线均有桩顶弹嵌的特征,使得桩身受力更加合理,对桩身材料强度的要求相对有所降低;此外,以该模型为基础,分别分析了基桩间距变化、桩体刚度变化、嵌岩深度变化及桩周岩(土)体性质变化对桩柱式桥礅双排桩受力及位移的影响,其计算结果可用于指导岩质边坡桥梁基桩的设计及施工.     

桩柱式高桥墩桩基稳定性分析

基于桩柱式高桥墩桩基与一般桩基的差异,以及高桥墩桩基中桩、柱和土体共同工作的原理,建立了将桩和柱视为一个整体的分析计算模型。假设桩侧摩阻力随土层变化均匀分布,并假定桩侧土体地基反力系数随深度线性增加,由能量法得到了考虑高桥墩桩基中桩、柱材料和几何特性差异的桩土体系总势能,利用势能驻值原理导出相应的屈曲临界荷载和稳定计算长度。计算结果表明,通过改善土体性质,可提高桩柱式高桥墩桩基的稳定性能,但在柱桩刚度比较大,埋深较小时,其效果是有限的;高桥墩桩基的无量纲稳定计算长度随桩埋深的增加而增大;桩柱式高桥墩桩基可能存在一最优的柱桩刚度比,此时柱、桩、土三者共同作用体系最为协调。经与有限元数值分析结果比较发现,两者吻合很好。     

基于能量法的桩柱式高桥墩-桩基结构稳定性分析

在深入研究山区高桥墩—桩基结构屈曲机理基础上,首先,根据工程实际及桩柱式高桥墩—桩基结构平面受力模式,确定出符合工程特性的框架结构简化计算模型,其次,通过研究其失稳模式及内力计算方法,求得考虑高桥墩—桩基轴向变形的转角—位移方程,并结合能量分析方法建立桩柱式高桥墩—桩基结构平面内稳定性分析方法,然后,框架结构平面外受力特点确定出其稳定性分析力学模型,进而建立出考虑竖向荷载与水平荷载共同作用时高桥墩—桩基结构平面外稳定性分析方法,工程实例分析表明,考虑高桥墩与桩基共同作用的框架结构稳定系数比高桥墩框架结构稳定系数低,符合工程实际,表明了本文所建立方法的合理性与可行性。     

柱式钢筋混凝土桥墩的弹塑性抗震简化计算

在强震作用下柱式钢筋混凝土桥墩会进入塑性状态,采用考虑有刚度退化的武田三线型模型(弯矩-曲率关系),对一典型的双柱式桥墩进行了弹塑性有限元抗震分析,通过引入等效塑性铰长度的概念将其简化为两自由度结构模型,采用考虑有刚度退化的武田三线型模型(力-位移关系)进行计算。研究结果表明,墩顶位移结果及滞回曲线形状均吻合较好,为柱式桥墩的弹塑性抗震计算提供了一种简单可靠的计算途径。     

横坡段桥梁双桩结构内力和位移计算

针对横坡段桥梁双桩基础,引入陡坡效应,并对桩侧边坡下滑推力和桩侧岩土体抗力进行合理简化,建立基于前后桩各特征桩段结构和受荷特点的挠曲微分方程。采用幂级数法对方程求解,考虑桩顶和桩端的边界条件及各特征桩段之间内力和位移的连续性条件。通过对某双桩工程实例进行理论和有限元计算和分析,得出该理论方法具有一定的可靠性及设计的合理性。分析结果表明:理论计算和有限元计算的最大相对误差为3.32%,且理论计算的前后桩桩顶水平位移为8.573 mm,有限元计算的前后桩桩顶水平位移为8.867 mm,二者均满足规范要求。     

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。     

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。     

城市高架桥桥墩纠偏施工监控

某城市高架桥为4×25m空心板梁桥,桥墩为直径1.4m的柱式桥墩。由于不平衡堆土导致桥墩出现较大的横向位移,为顺利对桥墩进行适量纠偏,确保结构受力合理、安全,以横向位移为控制目标,对桥墩纠偏过程进行施工监控。采用MIDAS GTS软件建立桥墩、桩和土有限元模型,计算得到满足结构安全性条件下桥墩最大偏位为88mm;在施工应力释放孔、旋喷桩以及横向顶推过程中,在盖梁或防撞墙上安装位移计监测桥墩横向位移和左右幅梁间距,在桥墩上安装倾角仪监测桥墩倾角。控制结果表明:旋喷桩纠偏作用明显,桥墩在旋喷桩产生的压力作用下逐渐回位;横向顶推过程中,持荷期间桥墩缓慢回位;纠偏后各墩最大偏位均小于88mm,结构处于安全状态。     

圆柱形桥墩周围局部冲刷的三维数值模拟

为预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷坑形态和发展,基于计算流体动力学和泥沙运动理论开展了桥墩周围局部冲刷的三维数值模拟。首先使用雷诺时均Navier-Stokes方程和标准K-ε湍流模型对圆柱形桥墩周围三维复杂流场进行数值模拟,将床面瞬时切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出床底泥沙的单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;再采用边界自适应网格技术修改动边界计算域网格,计算得到圆柱形桥墩周围局部冲刷坑的演化过程。结果表明:桥墩周围局部冲刷三维数值模拟结果与试验结果基本一致,数值模拟方法能用来预测圆柱形桥墩周围的局部冲刷情况。     

塔墩梁固结矮塔斜拉桥合龙顶推力的简化计算方法

为确定塔墩梁固结体系矮塔斜拉桥在中跨合龙时所施加的纵向水平顶推力的合理取值范围,从控制桥墩裂缝宽度的角度出发推导其简化计算方法。基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中的裂缝宽度公式,推导双肢薄壁墩塔墩梁固结矮塔斜拉桥在顶推阶段和正常使用阶段的桥墩裂缝宽度与顶推力的关系式,由此确定合龙顶推力的取值范围,在此基础上考虑合龙温差对顶推力进行修正。以104国道上某三塔矮塔斜拉桥为例,计算该桥在中跨合龙时的顶推力,并与有限元计算结果进行对比,验证了该简化计算方法的有效性,且该方法具有较高的精度和计算效率。     

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。     

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.     

软土地区铁路桥梁桥下堆载安全敏感性分析

针对软土地区铁路桥梁桥下堆载导致桥墩侧偏问题,以深茂铁路江茂段某32 m简支铁路桥梁为背景,采用非线性有限元软件MIDAS GTS建立桥下堆载力学模型,采用控制变量法,选取桩基类型、墩身高度、软土厚度、堆载高度等因素对铁路桥墩墩顶侧向水平位移的影响进行安全敏感性分析。结果表明：在相同边界条件下,摩擦桩对应的墩顶侧向水平位移小于柱桩;铁路桥梁墩顶侧向水平位移受墩高的影响较小;铁路桥梁墩顶侧向水平位移与软土层厚度呈强相关性,软土厚度越大,墩顶侧向水平位移越大;铁路桥墩墩顶侧向水平位移受堆载高度影响显著,根据变形限值反算出的堆载安全距离,与堆载高度呈二次函数关系。当在软土地区遇到同类桥墩侧偏情况时,可根据得出的相关结论初步判定导致铁路桥梁变形的主要敏感因子,以及堆载与铁路桥墩间的安全距离。     

简支梁桥纵向水平随机地震反应分析及抗震可靠度计算

简支梁桥各墩在强震时纵向水平地震振动表现了单墩独立的振动特性,可以把简支梁桥在强震作用下的地震振动简化为单墩单梁模型来模拟。笔者对柔性桥墩的简支梁桥采用单墩单梁模型进行了纵向水平随机地震反应分析和抗震可靠度的计算。柔性桥墩的简支梁桥在强震作用下简化为单墩单梁模型,受力过程明确,计算得到大大简化,对柔性桥墩的简支梁桥在地震作用下的安全可靠性的评估具有一定的实用价值。     

广东省标准化梁桥桥墩计算长度系数探讨

桥墩计算长度系数是影响桥梁安全与经济的一个重要设计参数,以广东省标准化图纸设计为工程背景,从结构整体稳定分析入手,并考虑了相邻桥墩及支座对墩顶弹性约束的影响,建立桥墩临界荷载与计算长度系数的关系,分析影响参数的变化规律,利用Midas屈曲分析计算不同跨径、墩高及路基宽度时桥墩的计算长度系数,有关经验可供相关专业人员参考。     

高压旋喷桩施工对相邻既有高铁基础的影响分析

为研究高压旋喷桩施工对既有高速铁路桥梁桩基础的影响,以一受高压旋喷桩施工影响而发生偏移的高铁桥墩为背景,采用ABAQUS对桥梁下部结构建模计算分析,将墩顶横向侧移的计算值与实测值进行对比,分析基桩的内力和位移,计算不同施工压力作用下桥墩的侧移量和横桥向基频的发展趋势,从动力和静力两方面评估结构现状,给出处理措施。结果表明:高压旋喷桩施工导致桥墩偏移,墩顶横向侧移的计算值与实际值较吻合,随着施工压力的增大,墩顶偏移量的增加也更快,横向基频变化不明显;基桩未出现裂缝;提出了采用应力释放孔来纠偏的处理措施。