高墩连续刚构桥不同影响因素的地震响应分析

以某连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,分析了地震荷载作用下桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素对桥梁典型截面内力及变形的影响。结果表明:在桥墩高度为60~65 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减;桥墩高度的增加增大了梁体脱落的风险,桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1,97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

不同桥墩形式对连续刚构桥抗震性能影响

采用大型通用有限元程序ANSYS对大跨度连续刚构桥进行三维地震动态时程分析,分析比较不同桥墩结构形式对连续刚构桥抗震性能的影响。分析结果表明:与采用双肢薄壁实心墩的刚构桥相比,采用双肢薄壁空心墩的刚构桥其位移反应更大,各构件轴力以及面内弯矩减小,而各构件的面外弯矩均增大。     

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。     

基于延性设计的高烈度区大跨刚构桥减震分析

大跨连续刚构桥的下部结构通常设计为钢筋混凝土构件,桥墩在强震作用下极易进入塑性而发生损伤破坏。文中以某座地震烈度VIII度区高墩大跨连续刚构桥为研究背景,在纵向+竖向地震组合输入下,分别进行线弹性反应谱下的能力与需求分析和非线性弹塑性时程分析,以探求结构的延性行为和弹塑性地震响应。结果表明,墩高差异不大时,横向变截面的双肢空心墩具有较强的延性能力,是高烈度区高墩大跨刚构桥较为理想的主墩形式;强震下双肢刚构墩墩顶塑性铰区首先进入塑性阶段,截面发生的塑性响应最大;大跨刚构桥将主墩按照"有限延性"来设计,有利于提高结构抗震性能和震后的可恢复设计;强震下高墩表现出极强的弹塑性变形能力,可通过在边墩处设置黏滞性阻尼器来减小墩梁间的相对位移,进一步提高结构整体抗震性能。     

PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化分析

针对PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数的优化,选取主要设计参数墩高、壁厚、双肢间距及跨径为研究对象,利用数值分析方法,应用桥梁专用有限元软件得到双薄壁墩两肢的内力和应力,基于主墩混凝土材料力学性能,根据应力安全系数确定最优结构参数,并依据既有实桥资料和计算数据,利用多元线性回归方法,拟合得到PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化的计算公式,所得回归公式可应用于双薄壁墩结构参数优化。     

大跨度双肢薄壁墩连续刚构桥动力特性分析

对大跨度连续刚构桥在双肢薄壁墩和单肢空心墩两种结构形式下进行动力特性和地震响应分析,并将两种结构形式的计算结果做对比。结果表明:相对于单肢空心墩连续刚构桥,双肢薄壁墩连续刚构桥纵向刚度要小,结构体系柔性较好,可较好改善上、下部结构内力,但需以增加墩身轴力为前提。     

桥墩截面形式对弯连续刚构桥地震响应的影响

为了研究桥墩截面形式对弯连续刚构桥动力及地震响应的影响,以某工程实例为背景,建立了空间有限元分析模型,研究了桥墩外形尺寸、截面面积、截面纵向刚度等参数对结构自振特性的影响,在此基础上,利用线弹性时程法,对比分析了这些参数变化对空心墩与实心墩结构地震响应的影响。研究结果表明,桥墩截面形式的不同使得结构的振型系列发生了改变,具有空心墩的连续刚构桥与具有实心墩的连续刚构桥相比,当两者的外形尺寸相同时,前者的频率较低,当两者桥墩面积相同时,前者频率较高,在纵向刚度相同的情况下,前者频率稍低;采用空心墩时,墩底应力及主梁位移比相应实心墩的小,当桥墩纵向刚度相同时,空心墩和实心墩的地震响应基本相同。     

连续刚构桥单双薄壁墩地震响应的对比分析

单双薄壁墩是连续刚构桥桥墩常见的两种形式,论文对比研究了它们对高墩大跨弯连续刚构桥动力及地震响应的影响规律。以某座桥梁工程为背景,建立了空间有限元分析模型,分析了墩底固结和桩土共同作用两种工况下连续刚构桥的自振特性,在此基础上,利用线弹性的时程分析法,对两种桥墩形式下结构的地震响应进行了对比分析。结果表明,相同条件下采用双薄壁墩可以有效地减小主梁的弯矩响应和位移响应,降低墩底应力,所有这些都是以增大双薄壁墩底轴力为代价的。其研究成果可供桥梁初步设计及弹性抗震设计参考。     

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。     

高墩大跨连续刚构桥及其双肢薄壁高墩计算分析

该文结合山区、黄土地区合理桥型的选择,收集了国内外具代表性的高墩大跨连续刚构桥下部结构的数据资料,提出了双肢薄壁墩刚度更精确的计算图式,推导了计入几何非线性的墩顶水平位移计算公式、墩身合理刚度,并讨论了双肢中距与稳定性的关系。     

三滩黄河大桥双薄壁桥墩的设计参数优化

根据双薄壁桥墩连续剐构桥特点及三滩黄河大桥实际情况,确定了山不同工况组成的计算方案,文中通过大量有限元分析,研究了双薄壁墩各设计参数与桥墩剐度的改变对结构的应力、位移、稳定性等方面的影响,同时根据优化分析结果,建立了主跨跨径、墩高、双肢间距及壁厚之间的函数关系。     

承台结构形式对分幅连续刚构桥地震响应的影响研究

为选择合理承台结构形式,以满足地震高烈度区分幅连续刚构桥的抗震性能,以G75兰临高速公路上的一座(64+115+64)m分幅双肢薄壁墩连续刚构桥为背景,根据分幅连续刚构桥地震响应作用机理,采用MIDAS Civil软件建立桥梁空间杆系动力分析模型,利用设计反应谱法从桥梁纵向和横向进行激励,对比研究整体式、分离式2种承台结构形式的分幅连续刚构桥桥墩内力、位移响应能力与需求。结果表明:2种承台形式的桥梁均有一定抗震能力储备,采用整体式承台将增大桥梁整体刚度,提高基频,内力需求增加、位移需求减少,其中横向地震作用影响尤为显著;采用分离式承台,虽然位移需求有所增加,但优势明显;在以地震响应为主控设计的地震高烈度区,分幅连续刚构桥建议采用分离式承台设计。     

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。     

人民东路浏阳河大桥主桥优化设计

介绍长沙市人民东路浏阳河大桥主桥的总体设计及构造上的部分特点,从顺桥向抗推刚度、抗弯刚度和横桥向抗扭能力三个方面对双柱式薄壁墩和单柱式空心薄壁墩进行了分析,同时对双柱式薄壁桥墩墩壁问距、壁厚对主梁及桥墩的影响作了比较,提出了有利于连续刚构桥优化设计的措施。     

山区高墩大跨PC连续刚构桥合龙技术研究

PC连续刚构桥为多次超静定结构,一般采用顶推合龙工艺,以消除成桥后的部分次内力。然而,山区PC连续刚构桥具有桥墩高、墩高差异大且曲线桥多的特点,采用顶推合龙,作业空间小、施工困难;墩高差异较大时,高墩顶推位移大、矮墩顶推位移小,内力调整效果差;曲线桥顶推时,桥墩不仅产生纵桥向位移,同时也产生横桥向位移,受力更不利。山区PC连续刚构桥墩较高,抗推刚度相对较小,次内力也相对较小,能否采用不顶推合龙。依托江习古高速公路袁家特大桥,通过有限元计算对比研究、科学测试和实桥应用等技术开发,提出了高墩大跨PC连续刚构墩高与新型合龙工艺的匹配关系,为今后山区高墩连续刚构桥的合龙提供技术支撑。     

高墩刚构桥墩柱刚度对结构受力影响的研究

分析了连续刚构桥墩、梁、基础共同受力的特点,通过有限元的分析计算,比较单薄壁墩和双薄壁墩在不同墩高、壁厚情况下对结构受力的影响,对高墩连续刚构桥墩设计提出建议.     

水下桥墩结构的振动分析

为研究水流对桥墩结构振动特性的影响,分别建立了水与实体桥墩和空心桥墩的流固耦合模型,计算了各自的振动频率,并与理论公式的计算结果比较,两者基本吻合.分析后得出结论:考虑内部水流作用时,空心桥墩的自振频率随壁厚的减小呈现先缓慢增大,后迅速减小的趋势;水流对高墩和薄壁墩自振频率的影响更大.     

桥墩刚度对桥梁地震响应的影响分析

通过midas有限元分析软件建立桥梁地震响应模型,系统研究桥墩直径、高度和配筋率等桥墩刚度控制因素对桥梁地震响应的影响。结果表明,增大桥墩直径可降低墩顶位移和提高桥墩承载能力,但同时会造成墩底内力增大。桥墩高度在某一临界值范围内时,墩顶顺桥向位移主要受桥墩自身刚度控制;超过这一临界值时,则变为主要受主梁和支座的约束作用。提高桥墩纵向钢筋配筋率可有效提高桥墩抗震承载能力,同时对桥墩内力影响较小,可提高桥墩抗震工作性能。     

连续刚构桥双薄壁墩参数设计方法研究

根据主梁与桥墩共同变形协调条件，建立了墩顶荷载与双薄壁桥墩单墩内力之间的关系；应用非线性规划理论，考虑强度和稳定约束，建立了双薄壁墩的主要设计参数的罚函数，给出了连续刚均桥双薄壁墩参数方法，编制了设计计算程序，并进行了实例分析。     

薄壁高墩连续刚构桥桥墩纵向偏移受力分析

薄壁高墩连续刚构桥若施工过程控制不严格,将导致墩身纵向偏移。该文以涪陵某连续刚构桥为研究对象,采用有限元软件Midas/Civil建立有限元计算模型,考虑短暂状况主梁的受力、持久状况墩身极限承载力、偏移前后主梁最大悬臂状态稳定性比较以及偏移前后墩身内力和墩顶位移的比较,计算结果显示:墩身纵向小偏移不影响结构安全,结构仍然满足施工与使用的要求。