FRP—钢复合管混凝土桥墩设计与应用研究

FRP-钢复合管混凝土结构充分利用了FRP和钢管两种材料各自的优势,使双重约束下的混凝土具有优良的力学性能.结合实际工程,提出了新型FRP-钢复合管混凝土桥墩结构,推导了FRP-钢复合管混凝土桥墩承载力简化计算公式,并对计算公式进行了验证,结果表明公式计算值与试验值吻合尚可,对FRP-钢复合管混凝土桥墩的具体方案及构造进行了设计,给出了其施工技术要点和关键工艺,为FRP-钢复合管混凝土桥墩的推广应用提供一定的指导意义.     

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。     

九堡大桥大体积混凝土桥墩温度裂缝控制措施研究

大体积混凝土桥墩结构在工程中运用广泛,常常在施工过程中出现因混凝土水化热导致的温度裂缝。杭州九堡大桥地处钱塘江,受周期性钱江潮倒灌影响,桥墩所处水环境属于盐/淡水交汇区,水文地质条件复杂,环境对混凝土结构腐蚀性强烈,因此对桥墩结构的耐久性和施工过程中的结构抗裂提出了较高要求。本文针对九堡大桥桥墩结构设计,计算分析了几种施工条件下的水化热效应,并对不利施工条件下的抗裂策略进行了探讨。     

直接基于位移的预制拼装墩柱抗震设计

基于性能的设计是桥梁抗震设计未来的发展方向之一,而基于位移的抗震设计方法是实现基于性能设计的最佳途径。预制拼装预应力混凝土桥墩的受力特性与普通钢筋混凝土现场浇筑桥墩的受力特性有较大区别,为了实现中高烈度区桥梁快速化施工建造,对基于位移的预制拼装预应力混凝土桥墩抗震设计方法进行研究。基于节点弯矩-曲率分析和非弹性位移反应谱,提出基于位移的预制拼装桥墩设计方法。首先根据基于性能的设计思想,结合预制拼装桥墩的受力特点,确定5个性能水平和对应的工程需求参数;然后推导塑性转动从接缝张开算起的目标位移的计算方法;提出单柱式预制拼装桥墩直接基于位移的抗震设计步骤,对该种旗帜形滞回响应结构的等效黏滞阻尼、非弹性位移反应谱、设计水平力、弹性开裂刚度等内容进行研究。以某拟静力往复加载试验预制拼装桥墩为例进行直接基于位移的设计,并进行纤维模型非线性地震时程分析,比较两者结果,验证所提方法的正确性。     

一种新型桥梁——矩形钢管混凝土组合桁架连续刚构桥施工技术

矩形钢管混凝土组合桁架连续刚构桥作为一种新型结构桥梁,目前尚无成套的施工技术方案。该桥主要的结构形式为Y型钢管混凝土桥墩和部分填充混凝土的钢管混凝土桁架主梁,采用了钢管桁架现场拼组、节段安装和钢管灌注混凝土等关键施工工艺。为保证该桥的施工质量,进行了矩形钢管混凝土组合桁架连续刚构桥施工方法研究,形成了一套较为完善的施工技术以期能够指导同类桥梁的设计施工。     

松花江公路大桥结构混凝土耐久性试验

为掌握松花江公路大桥结构混凝土的性能退化规律,利用该桥主要构件实际施工时的材料及配合比制作了一批混凝土试件,进行耐久性试验。试验内容包括:混凝土碳化试验、冻融试验、冻融损伤影响下的氯离子渗透试验、碱骨料反应试验。试验结果表明:大桥主要构件混凝土抗压强度均达到了设计强度等级;混凝土碳化深度受混凝土强度影响较大且受冻融循环作用的影响较为明显;主桥桥墩和引桥桥墩的混凝土试件冻融损伤最为严重;与水冻破坏相比,除冰盐环境下混凝土的冻融破坏更加严重;冻融损伤对氯离子渗透影响显著;粗骨料存在潜在碱-硅酸反应危害。     

钢管混凝土箱形叠合超高墩设计与静力性能分析

为了解钢管混凝土箱形叠合超高墩的设计理念和结构静力性能,以金阳河特大桥为背景,分析该类桥墩各部分作用和受力特性,并开展静力性能研究。该类桥墩内部的钢管混凝土格构柱为主要受力结构,并作为外包钢筋混凝土施工的劲性骨架;各柱肢钢管外包薄层钢筋混凝土以提高桥墩承载力;连接各柱肢的钢筋混凝土腹板参与抗剪。采用MIDAS Civil软件分析对比钢管混凝土箱形叠合超高墩和钢筋混凝土薄壁空心超高墩的静力性能。结果表明:最大悬臂施工阶段和成桥阶段,钢管混凝土箱形叠合超高墩的一阶弹性稳定系数大于钢筋混凝土薄壁空心超高墩;从墩顶向墩底分段增大钢管管径和壁厚,可使钢管和外包混凝土应力沿墩高方向不变;外包混凝土应力远小于钢筋混凝土薄壁空心超高墩,可采用较薄的低强度混凝土。     

大跨钢管混凝土超高墩连续刚构桥的动力特性研究

桥梁的动力特性是结构动力分析和抗震研究的重要基础。作为一种新型桥墩结构形式,钢管混凝土组合墩已应用到跨越峡谷的特大跨度刚构桥中。基于有限元法,以具有亚洲第一高墩的四川雅泸高速公路腊八斤特大桥为工程背景,研究了钢管混凝土高墩的结构参数对结构动力性能的影响,得出了桥墩高度、桥墩截面形式及面积等结构参数变化对动力特性的影响及规律,研究的结论可为该类桥梁后续进行的抗震分析奠定基础。     

黑沟大桥风荷载振动分析

内蒙古集宁-丰镇高速公路上的黑沟大桥为主跨150m的预应力混凝土高桥墩连续刚构桥,位于峡谷出口处,风速较大。文章利用有限元方法建立其模型,模拟桥梁的施工过程,研究其结构动力学特性和风荷载作用下的应力及变形,为桥梁施工和控制提供参考。     

实体薄壁花瓶型桥墩开裂的三维仿真分析

结合某互通立交实体薄壁花瓶型桥墩墩顶混凝土在施工完成后不久即发生开裂的现象,采用三维空间有限元仿真模型,对该型桥墩结构进行了细致的应力分析和开裂模拟。结果表明,由于墩顶横向受拉配筋不足导致墩顶混凝土开裂。设计中应重视实体薄壁花瓶型桥墩的横向受力分析,在未有可靠计算方法的情况下,建议采用空间有限元方法进行分析并指导花瓶型桥墩的配筋设计。     

格构式钢管混凝土构件抗震性能研究进展

为了给采用格构式钢管混凝土构件的桥墩、桥塔和拱桥拱肋的研究、设计与施工提供参考,从试验测定、理论分析和恢复力模型3个方面系统阐述了国内外格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的进展。分析表明:反复荷载作用下格构式钢管混凝土桥墩滞回性能的试验研究以圆形肢杆为主,且受荷模式为单向循环加载,试验对象和参数范围均有限,而格构式钢管混凝土桥墩拟动力试验及格构式钢管混凝土桥梁模型模拟地震振动台动力试验的报道很少,研究对象单一且工况有限;同时,不同研究者建立的滞回性能理论分析模型,虽能在一定程度上模拟格构式钢管混凝土桥墩的受力性能与破坏过程,但均或多或少存在一定不足或不合理之处,而由于某些杆件或节点进行了简化处理,现有格构式钢管混凝土拱桥模型的合理性尚待检验。基于对国内外研究现状的分析指出,强非线性条件下滞回性能分析理论与模型、损伤演化规律与破坏准则及恢复力模型和抗震设计方法是进行格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的关键科学问题。最后,展望了格构式钢管混凝土构件抗震性能研究的前景及发展方向,为深入研究地震作用下格构式钢管混凝土桥墩、桥塔及拱桥拱肋的工作性能,合理评估该类结构构件的地震损伤演化规律,进而制定其合理抗震设计方法提供了研究思路。     

不同构造下的预制拼装钢管混凝土桥墩抗震性能试验

为探讨预制拼装钢管混凝土桥墩抗震力学性能,充分发挥预制拼装钢管混凝土桥墩的抗震能力,以实际桥墩为参考,考虑不同拼装接缝形式、耗能钢筋配筋率和预应力轴压比等参数,设计和制作了6个摇摆式预制拼装预应力钢管混凝土桥墩和2个对比墩（1个摇摆式预应力钢筋混凝土墩和1个承插式预应力钢管混凝土墩）,共8个缩尺模型。采用拟静力试验方法,结合数值模拟揭示预应力预制拼装钢管混凝土桥墩的延性能力、自复位性能、滞回耗能特性、破坏模式和破坏机理。试验结果表明：对于2种构造下的钢管混凝土桥墩,摇摆式桥墩因其可发生一定范围内摇摆,并设置预应力筋和耗能钢筋,使其延性与耗能能力更加优异;在墩底设置UHPC座垫层,加载过程中其对承台的破坏相对较小,提高了桥墩的损伤容限;在相同的目标位移下,摇摆式试件残余位移小于承插式试件,表明摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩拥有良好的自复位特性;对于摇摆式预制拼装钢管混凝土桥墩,增大耗能钢筋配筋率,使得试件损伤状态出现滞后,耗能能力增强,减轻墩底接缝破坏程度,同时使得残余位移增大;增大预应力轴压比,其约束试件变形的自复位能力进一步增强,使试件残余位移减小,有利于桥墩在震后功能的快速恢复;通过建立各试件的有限元纤维模型,进一步验证了试验结果的准确性。研究成果可为后续预制拼装钢管混凝土桥墩的设计与应用提供试验基础。     

深海区小型钻孔平台设计与应用

金塘大桥非通航孔桥上部结构为主跨118 m的变截面预应力混凝土连续梁,118 m梁区位于海域冲刷槽处,水深25～35 m,水流速度快,设计桥墩基础为10根φ250～300 cm大直径变截面钻孔灌注桩.考虑经济性及各种不利影响因素,C31号桥墩钻孔桩施工平台以钢护筒为承重基础,辅助平台以临时钢管桩为承重基础,承重梁、分配梁采用型钢,面板采用钢板;采用打桩船插打钢护筒和临时钢管桩、现场人工焊接平联和斜撑、浮吊配合履带吊拼装平台上部结构的方法施工平台.实践表明,该方案施工质量优、进度快、效益好.     

日本永久土工合成材料加筋土结构的近期发展

通过分阶段施工建造的全高刚性面板土工合成材料加筋土(GRS)挡土墙在过去15年里已经广泛应用于日本的铁路、公路建设。介绍直接支承铁路桥梁的GRS模型桥台和模型桥墩的施工方法,并通过试验,分析它们的长期性能;论述相关技术研究过程中进行的一系列模型试验和现场原位荷载试验的结果。     

装配式桥墩抗震性能分析

基于抗震性能及施工的需求，提出了一种新型装配式桥梁连接方法，在连接端头预埋圆形型钢，通过焊接连接，对比灌浆套筒、金属波纹管的其他构造，该连接方法施工方便，操作容易，施工速度更加快速。通过对型钢连接方式的试验研究，主要得出以下结论：（1）型钢连接的装配式桥墩与现浇桥墩破坏均为弯曲破坏。型钢连接的装配式桥墩柱根处破坏程度较轻，混凝土破坏主要集中在预埋钢管顶部以上。（2）型钢连接的装配式桥墩承载能力高于现浇桥墩。（3）型钢连接的装配式桥墩与现浇桥墩的残余位移相当，但在耗能能力及延性方面前者的表型更好。（4）型钢连接的装配式桥墩具有优越的抗震性能，为装配式桥墩在高烈度地震区的使用提供一种方法。     

大跨度预应力混凝土框架墩结构受力特性及施工措施

在桥梁工程施工建设中,大跨度预应力混凝土框架墩结构是一种常用的下部结构形式。以实际工程为例,首先对大跨度预应力混凝土框架墩受力特性进行分析,并对施工中改善框架墩结构受力的方法进行分析,然后对大跨度预应力混凝土框架墩结构的施工措施进行分析和探讨。     

连续梁桥跨河施工支架研究

主要研究了采用装配式公路钢桥桁架(通常称为贝雷架)做为支架进行连续梁桥现浇箱梁混凝土的施工方法;研究了跨河施工支架的技术方案,特别是施工支架在桥墩上的刚性斜撑,同时结合现场试验研究了施工支架的分析计算方法及变形。研究表明,采用装配式公路钢桥桁架解决跨河预应力混凝土连续梁现浇混凝土施工支架问题是有效的。     

薄壁空心墩底座防裂施工技术研究

某特大桥桥墩底座为24 m×4.7 m×2 m(长×宽×高)的长方体实心结构,采用C50混凝土。针对高强大体积混凝土结构施工过程中易开裂的问题,结合底座结构尺寸特点,在墩身每个箱室的中间部位设置长2.0 m的后浇段,共3个;通过优化混凝土配合比、采用冷却水管内散外蓄和选择有利浇筑时间等措施,有效地控制混凝土的最高温度和内外温差。施工后的桥墩底座混凝土内实外美,未产生裂缝。     

法国韦里耶尔高架桥的设计与施工

韦里耶尔高架桥是一座大跨径钢-混凝土组合桥梁,主梁为大悬臂结构,桥墩高140m,其主受力部分为钢箱梁;采用了先顶推钢主梁后安装、浇筑预应力混凝土桥面板的施工方法,最大顶推跨度144m。介绍该桥设计、构思及施工特点。     

钢套箱围堰施工工艺的研究和应用

钢套箱围堰是为解决承台和桥墩施工而设计的临时阻水结构,其作用是通过钢套箱围堰和封底混凝土阻水,为水上承台和水上桥墩的施工提供无水的干施工环境。该文以轨道交通2号线东延伸3标工程的实例,重点介绍无底钢套箱的设计、制作、安装和封底混凝土的施工方法,其中钢套箱的分块制作,现场拼装,整体下放工艺因避免使用大型船机设备,大大节约工程成本取得较好的效果,可广泛应用。