边中跨同时合龙对高墩大跨连续刚构桥性能影响分析

目前绝大多数刚构桥的合龙成桥顺序是由边跨向中跨逐次合龙,合龙段施工时需进行多次结构体系转换。文中以贵州某大桥主桥为研究背景,通过有限元建模,分析高墩大跨连续刚构桥在边中跨同时合龙下成桥工况和运营10年后的结构性能变化,同时根据桥墩受力最优原则,结合影响矩阵法与最小二乘法优化计算合龙前的顶推力。结果表明,不同合龙顺序对桥墩最大应力和主梁最大应力影响较小,对主梁成桥线形及运营10年后线形有一定影响;在优化后顶推力作用下,运营10年后主墩纵向偏位较小,边中跨同时合龙方案可行。     

刚构-连续组合梁桥在矮墩大跨桥中的应用分析

以某主跨为(70+120+70)m的矮墩大跨桥为例,通过对预应力砼连续梁桥、预应力砼刚构桥、预应力砼刚构-连续组合梁桥在持久状况正常使用极限状态下正截面抗裂和持久状况下正截面压应力对比,分析预应力刚构-连续组合梁桥用于矮墩大跨桥的优势。     

高墩大跨弯桥剪力滞特性分析

以3跨变截面箱梁弯连续刚构桥为研究对象,分别采用平面有限元和空间有限元方法计算了自重作用下控制截面的剪力滞系数,并对剪力滞效应进行了分析,主要对弯曲半径、宽跨比、梁高比、墩高、施工阶段等因素对变截面箱梁剪力滞效应的影响进行了分析了.结果表明,自重荷载作用下,弯桥半径对剪力滞系数影响较大,沿纵桥向变化非常明显,但任一截面中心点的变化不大;边跨支座断面的截面应力分布最不均匀;跨径不变,随着曲率半径的减小,剪力滞系数越大,应力的不均匀分布也加剧变化;梁高比越大,剪力滞系数越大;墩越矮剪力滞系数越小,高墩时,墩高的变化不会影响剪力滞系数的分布.在悬臂施工阶段中,悬臂端截面的应力剪滞系数随着施工悬臂长度的增加而减小.     

矮墩连续刚构桥的实现

后涪大桥的主桥为5孔一联的连续刚构,边主墩较矮,为获得肢墩合理变位和内力,采取先合拢中跨再在次边跨合拢前对边主墩施加水平推力的施工方案,取得了成效,为在矮墩上修建连续刚构桥提供了设计经验．     

长边跨高墩大跨连续刚构桥施工方案比较

多跨连续刚构桥属高次超静定结构,施工至成桥需经历复杂的体系转换过程,施工过程显著影响成桥后的线形与受力状态。某山区连续刚构桥长边跨现浇段施工时,由于墩高及地形限制无法采用落地支架和长悬臂托架施工,为减小边跨现浇段长度,提出增设不对称悬浇段的非对称施工方法。以该桥为背景建立有限元仿真模型,分析3种不同施工方案对施工过程及成桥后结构应力与变形的影响,探讨高墩大跨度连续刚构桥的合理施工方案。研究表明:3个施工方案施工和运营阶段应力与变形均满足规范要求;边跨增设非对称悬浇段时,对成桥应力影响较小,主梁下缘压应力储备增加,上缘压应力储备略有减小;增设非对称悬浇段会导致边跨跨中长期挠度增大,但通过合理设置预拱度,不影响成桥线形实现;先边跨、再中跨的合龙顺序有利于减小边跨跨中长期下挠;非对称施工时最大悬臂状态第一类稳定系数较原设计略小,但安全储备仍较高。     

六跨连续刚构组合梁桥合龙方案研究

根据福州绕城高速公路闽江特大桥六跨连续刚构组合梁桥的结构特点,利用有限元软件MIDAS/civil建立了空间有限元模型进行施工仿真模拟.对不同合龙顺序合龙前后的应力增量和变形增量进行了分析比较,探讨该类型桥梁合龙顺序的一般规律.结果表明:不同体系转换次序对主梁应力和变形均存在不同程度的影响,但合龙段全部完成后再进行体系转换,主梁的应力增量和变形增量均较小;六跨连续梁连续刚构桥采取次边跨对称合龙→边跨对称合龙→中跨对称合龙→体系转换为最合理的合龙顺序.分析结果可以为该桥合龙施工决策提供理论依据,可以对类似桥梁合龙顺序的选择提供参考.     

高墩大跨混凝土连续刚构桥梁抗震性数值分析

针对高墩大跨连续刚构桥在地震动作用下易出现更大振动,容易对桥梁固定墩结构造成严重破坏的问题。通过建立有限元模型来模拟不同阶态下的连续刚构桥振动特性,获得不同墩高以及不同地震波下高墩大跨混凝土刚构桥的抗震特性。研究结果表明:高墩高连续刚构桥主梁部分表现出横弯和竖弯振型,竖向最容易产生失稳现象;在EI Centro记录工况下,桥梁墩顶处产生的位移量明显小于边跨处位移,墩底截面积混凝土结构并未出现显著的压缩破坏,整个墩底截面处于弹性工作阶段;卧龙地震动下的截面钢纤维拉应变均超过了材料屈服应力下的应变量,截面钢筋已经完全进入了塑性变形阶段。     

体外预应力对PC连续刚构桥关键截面应力的影响

以汉源大树大渡河大桥工程为背景,运用有限元软件对其进行仿真模拟计算,分析了在主跨跨中施加体外预应力对PC连续刚构桥关键截面(0#块根部截面、L/4截面、跨中截面)腹板顶缘、底缘应力的影响。计算结果表明施加体外预应力束后跨中截面腹板底缘、墩顶根部截面腹板顶缘应力由拉应力转为压应力;L/4截面顶、底缘及跨中截面顶缘压应力在施加体外束后均有所增加,但仍远远小于砼的抗压强度。     

大跨连续刚构桥体外预应力加固设计研究

针对贵州某高速公路一座六跨预应力连续刚构桥,运营多年桥面严重下挠,且底板存在较多裂缝。对该桥病害产生原因进行分析,提出体外预应力主动加固设计方案,通过有限元计算分析,证明了该桥体外预应力加固能减小刚构桥的下挠,提高墩截面压应力储备,对类似工程具有借鉴意义。     

梅山龙宫资水大桥施工监控计算

针对实际工程梅山龙宫资水大桥大跨柱式墩预应力混凝土连续刚构桥,采用结构有限元软件,按施工过程,建立分析模型,分析获得了箱梁累计挠度和关键位置的应力。结果表明:成桥后考虑10 a徐变作用,箱梁最大累计挠度产生在边跨,其值为-54 mm;成桥阶段,箱梁全截面受压,其底板压应力大于顶板压应力,最大值为-10. 1 MPa,结构强度满足要求。计算成果为大桥悬臂施工线形、应力监控提供理论依据。     

逐跨拼装中小跨径连续刚构桥临时固结方案优化研究

为优化中小跨径连续刚构桥逐跨节段拼装施工的边墩临时固结,以南昌市洪都高架桥PM45～PM48为研究对象,采用Midas软件建立"整体杆系+局部实体"的全桥有限元模型。结合现场临时固结方案,分两种优化方案,研究边墩临时固结方法对逐孔节段拼装不同点位的内力及变形的影响。结果表明:临时固结方案不同,主梁顺桥向位移不同,会导致成桥后内力不同。全联拼装完再解除边墩临时固结,有利于施工中线形控制,墩底截面拉应力也能够得到优化。临时固结的刚度越大,顺桥向位移越小,对边墩墩底应力影响就越大。对于完全刚性的临时固结,结构体系转换前后PM48墩底应力幅值变化最大;弱化固结刚度时,边墩顺桥向位移变化幅值最大。     

坦桑尼亚坦桑蓝跨海大桥主桥合龙顺序研究

坦桑尼亚坦桑蓝跨海大桥主桥为(85+4×125+85) m五塔六跨矮塔斜拉桥,主梁为鱼腹式预应力混凝土等高箱梁,采用普通挂篮悬浇施工,设6个合龙口。为选择边跨、次边跨和中跨合理的合龙顺序,采用MIDAS Civil软件建立主桥不同合龙顺序有限元模型,分析合龙顺序对主梁恒载预拱度、应力、合龙阶段位移以及成桥索力的影响。结果表明：合龙顺序对主梁恒载预拱度影响较大,对主梁合龙阶段位移有一定影响,但对主梁应力、成桥索力影响较小,先边跨再次边跨最后中跨合龙的顺序为该桥最优合龙顺序。最终该桥采用了先边跨再次边跨最后中跨的顺序合龙,施工和成桥阶段全桥线形控制良好,结构受力安全。     

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。     

矮墩连续刚构桥合拢段的顶推施工

为适应连续刚构桥在次中跨合拢前后的刚度变化及改善矮主墩的受力，在对边主墩施加水平推力的前提下实现了合拢，为矮墩连续刚构体系的施工提供了新的思路。     

多跨连续刚构桥边中跨同时合龙关键技术

多跨连续刚构桥采用边中跨同时合龙施工,在有效缩短工期、节约施工成本的同时,给施工带来了新的挑战.为解决边中跨同时合龙施工的关键技术问题,该文以白坪1号大桥为研究对象,首先建立其施工全过程的有限元模型,论证一次性合龙施工方法的可行性;其次,提出了基于多目标优化的连续刚构桥合龙顶推力计算方法;最后,为了避免合龙段混凝土在养护阶段开裂,提出了一种合龙段混凝土应力控制方法.研究结果表明:多跨连续刚构桥采用边中跨同时合龙相较于常规的逐跨合龙,成桥状态的主梁最大应力值相差不大,但主梁成桥线形有一定差别,合龙方式变更后需要调整施工预拱度和合龙顶推力值;提出的基于多目标优化的连续刚构合龙段顶推力确定方法和合龙段养护阶段应力控制方法效果良好,为多跨连续刚构桥边中跨同时合龙方法的实施提供了技术支撑.     

高速公路特大桥预应力连续梁桥悬臂施工控制研究

以某一大跨径预应力连续梁桥为对象,通过MIDAS/Civil建立桥梁悬臂施工阶段以及成桥阶段的结构模型,分析桥梁不同工况和不同施工荷载下的位移云图和应力云图,获得桥梁变形特征和应力特征。研究结果表明:悬臂施工段,悬臂端自重横载作用和张拉预应力作用下产生最大累计位移由悬臂根部逐渐增大;由于最大位移相反,因此预应力累计位移能够较好的抵消恒载位移影响;悬臂阶段,主梁最大应力出现在墩梁固结处,主梁应力由墩体位置向合拢段逐渐减小,在合拢处取得最小值;成桥阶段主梁合拢段产生最大应力,由合拢区向墩梁固结处应力逐渐减小,在墩梁处取得最小应力,位移量由合拢处向左右两侧块逐渐增大;中跨合拢60 d后桥面铺装时,最大位移量出现在中跨合拢段;桥梁投运3 a后主梁整体位移表现出不确定性,各块均表现出不同程度的增大或减小。     

预应力混凝土V墩三角刚构施工应力与变形分析

为掌握预应力混凝土V墩三角刚构施工过程中应力、变形变化规律,确保施工质量和安全,以前程路大桥(V墩异型钢-混梁拱组合桥)为背景,采用MIDAS/FEA建立大桥组合有限元模型,依据施工方案,详细分析施工过程中预应力混凝土V墩三角刚构受力和变形特点。结果表明:V墩分段施工至支架拆除,V墩斜腿顶、底板压应力不断增大;中跨钢结构施工至吊杆初次张拉,V墩斜腿顶、底板最小正应力保持稳定不变;拆除中跨下部支架结构体系转换后,V墩斜腿底板最小正应力明显减小;边跨支架拆除和桥面二期铺装完成时,V墩斜腿顶、底板混凝土分别出现第一主应力和第三主应力最大值,且最大第一主应力分布区域主要在V墩斜腿靠中跨侧顶部顶板和底部底板局部,最大第三主应力分布区域分布于V墩中跨侧斜腿中下部顶板局部;整个施工过程中V墩三角刚构上部箱梁底板最大压应力-9.96 MPa;在边跨预制梁架设后,V墩三角刚构上部箱梁跨中上挠最大(相对支承边,跨中最大上挠8.6mm);中跨支架拆除结构体系转换后,上部箱梁南侧支承边竖向位移沿横桥向差异比北侧支承边的大(最大2.9mm);对于前程路大桥,在大刚度的V墩三角刚构和两端横梁的共同作用下,上部箱梁扭转及横向变形很小。     

逢石河特大桥主桥设计

逢石河特大桥是济源至邵原高速公路上的一座特大型桥梁,其主桥为(66+5×120+66)m七跨一联典型的山区高墩大跨长联连续刚构桥,主梁采用单箱单室截面.主墩均为矩形空心薄壁墩.为适应主梁变形,设计中减小边主墩墩身顺桥向尺寸;采取增大梁高并优化梁高变化规律、适当增大竖向预应力、改善主梁永存预应力分布状况以防止主梁腹板出现斜裂缝;预应力张拉时采用强度和龄期双控、适当加大主梁跨中预拱度以防止后期中跨跨中下挠过大;采用较小的边、中跨比以方便施工.     

襄渝二线朱溪河右线大桥施工技术

朱溪河右线大桥为(72+128+72)m三跨预应力混凝土连续刚构桥,梁部为单箱单室结构,主墩为变截面矩形空心墩,采用嵌固基础.主墩采用翻模法施工,并采取大体积混凝土防开裂施工措施;梁部施工采取在主墩墩顶托架上浇筑O号块,利用轻型挂篮从O号块向两侧对称悬臂浇筑各梁段,形成2个T构,同时在两侧桥台的支架上浇筑边跨现浇段,然后先中跨合龙,再边跨合龙形成连续刚构体系,其中预应力施工采用预应力管道真空辅助灌浆技术,施工过程中对主粱线形进行监控.     

连续钢板组合梁力学性能研究

为了解连续钢板组合梁力学性能特点,并改善其负弯矩区易开裂的状况,以长沙至益阳段高速公路扩容工程4×30m连续钢板组合梁桥为背景,采用ANSYS软件建立组合梁有限元模型,分析组合梁结构施工过程及成桥阶段的应力分布,研究支点负弯矩区桥面板裂缝控制措施。结果表明,施工阶段简支状态下,连续钢板组合梁混凝土桥面板基本处于受压状态,钢梁跨中最大Von Mises应力约为70.5MPa,翼缘焊钉顺桥向剪力从跨中向两侧支点逐渐增加,最大值12kN;汽车活载作用下,墩顶处混凝土桥面板顺桥向最大拉应力为2.9MPa,钢梁最大Von Mises应力约为64.6 MPa,焊钉顺桥向剪力峰值约为22kN。采用调整施工顺序、墩顶区现浇微膨胀纤维混凝土、加强负弯矩区纵筋配置等措施有效调整了结构应力分布,减小负弯矩区的裂缝宽度。