圆截面钢筋混凝土桥墩曲率极限状态的研究

文章从变形能力的不确定方面研究了圆截面钢筋混凝土桥墩曲率极限状态,首先用直径为1.0m桥墩作为基准桥墩,通过对圆截面钢筋混凝土桥墩的弯矩-曲率分析研究了无量纲屈服、服务和破坏控制曲率极限状态与轴压比、纵筋配筋率和配箍率的关系。结果表明,轴压比是影响无量纲屈服和服务水平曲率极限状态均值的主要因素,轴压比和配箍率是影响无量纲破坏控制水平曲率极限状态均值的主要因素。然后通过回归分析建立了用于计算其它截面直径桥墩对应与不同极限状态的延性的直径调整系数的近似公式。     

空心矩形薄壁墩延性抗震性能试验

为了深入研究矩形截面且空心薄壁桥墩的延性抗震性能,对4个模型墩在恒定的轴压和循环反复水平荷载作用下进行了拟静力试验。探讨了薄壁墩在压、弯、剪共同作用下的破坏形态、位移延性和耗能能力,考虑轴压比、配箍率2个参数对结构极限承载力和延性性能的影响。试验结果表明:模型墩的破坏形式为弯曲破坏,位移延性系数介于3.61~5.56之间;配箍率是影响桥墩延性抗震性能的主要因素,随其值的增加位移延性系数增大,箍筋能显著提高试件的延性和耗能能力;随着轴压比的提高,试件的承载力有所降低,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;建立了具有8个控制点的恢复力模型,并给出了各控制点的计算公式。     

钢筋混凝土桥墩塑性铰区约束箍筋用量研究

为了研究钢筋混凝土桥墩的延性配箍要求,总结了中、美、欧主要桥梁抗震设计规范对延性桥墩塑性铰区最低约束箍筋用量的规定,结合美国PEER柱抗震性能试验数据库、日本Kawashima实验室和部分中国的试验数据,整理了234根桥墩的拟静力试验数据;建立了桥墩极限位移角与位移延性系数、曲率延性系数的对应关系,讨论了中、美、欧主要桥梁抗震设计规范约束箍筋用量及构造措施对保证桥墩延性的可靠性;在此基础上分别以2%和3%极限位移角为延性目标,通过回归分析建立了具有85%保证率的桥墩塑性铰区约束箍筋用量计算公式;通过一个设计实例将建议公式与各国规范进行了对比。结果表明:该公式适用于剪跨比在3～10范围内的普通及高强混凝土桥墩,既可保证高轴压下桥墩延性抗震能力,又可保证低轴压下配箍要求不过于保守。     

不同配箍率和钢纤维掺量UHPC柱抗震性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）柱中配箍率和钢纤维掺量对抗震性能的影响,对不同配箍率（0%、0.25%和0.5%）与钢纤维体积掺量（0%、1%和2%）的5根超高性能混凝土足尺柱试件进行了抗震性能试验研究,分析了配箍率和钢纤维掺量对超高性能混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律。基于对超高性能混凝土柱构件性能、箍筋应变以及等效侧向约束力的分析,提出钢纤维体积掺量与配箍率的等效计算公式。研究结果表明：①配箍率对正截面破坏超高性能混凝土柱的延性、耗能能力以及自复位能力均有影响,当配箍率从0%提高到0.5%时,柱试件的延性系数提高15%,耗能能力提高55%,自复位能力提高32%;②钢纤维体积掺量对超高性能混凝土柱破坏形态的影响显著,随着钢纤维体积掺量的增加,混凝土的压碎剥落现象得到明显改善,延缓了受压钢筋屈曲现象的发生,从而提高了柱的延性,当钢纤维体积掺量从0%提高到2%时,柱试件的延性系数提高45%,耗能能力提高142%,自复位能力提高42%;③对于正截面破坏的受压构件而言,采用钢纤维代替箍筋具有一定的可行性。对于所研究的超高性能混凝土柱而言,2%的钢纤维体积掺量可等效于0.51%的配箍率。     

腐蚀环境对钢筋混凝土桥墩的抗震性能影响分析

针对沿海地区桥梁桥墩在高氯环境下的腐蚀问题,采用Open Sees软件构建氯腐蚀环境下桥梁材料退化模型,通过模拟3种典型工况下的桥墩地震反应特征,获得腐蚀环境下桥墩柱的抗震性能,研究结果表明:考虑材料退化后,随桥梁服役时间延长,最大墩顶位移不断增大。仅箍筋腐蚀环境下,桥墩截面抗弯能力略有下降,延性显著降低,最大墩底截面的弯矩和延性系数变化较小;仅纵筋腐蚀环境下,桥墩截面抗弯能力和延性表现出较大差异,抗弯能力降低的同时延性略增加;同时考虑纵筋、箍筋腐蚀环境时的桥墩截面抗弯能力降低,延性下降,桥墩整体结构的抗震能力降幅最大。     

基于影响面法的预应力混凝土桥墩延性能力分析

基于响应面法对预应力混凝土桥墩延性能力展开研究。主要分析了纵向钢筋配筋率、箍筋配筋率、预应力钢束的数量和混凝土强度对预应力混凝土桥墩曲率延性系数的影响。参考以往的混凝土桥墩的设计参数,采用Box-Behnken试验设计法,利用数值分析,计算25个预应力混凝土桥墩的延性系数,通过响应面法得到延性系数的回归方程。从计算结果可以看出:预应力钢束的数量对桥墩延性系数影响显著,随着预应力钢束数量的增加,桥墩延性系数曲线减小;随着箍筋配筋率和混凝土强度提高,桥墩延性系数线性增加;随着纵向钢筋配筋率提高,桥墩延性系数略有增加。     

RC桥墩加载刚度退化及等效阻尼比试验

为揭示钢筋混凝土实心墩和空心墩的刚度退化规律及等效阻尼比,以剪跨比、配箍率和配筋率为设计参数,开展了7个方形实心墩和7个方形空心墩的低周往复加载试验。基于拟静力试验结果,探讨不同设计参数对实心和空心墩的滞回耗能及刚度退化的影响,建立了等效阻尼比与位移延性系数之间的关系,给出方形墩等效阻尼比的统一计算模型。通过文献中8组试验结果评估既有等效阻尼比公式,并验证所提出模型的适用性。研究结果表明：剪跨比对滞回耗能的影响不显著,而增加配筋率则可提高构件耗能能力;剪跨比对刚度退化的影响较配筋率和配箍率大,剪跨比越小的试件刚度退化越快;位移延性系数μ<3时,刚度退化系数随位移延性系数的增加呈指数下降,位移延性系数μ ≥ 3时刚度退化系数随位移延性系数的增加呈线性下降;等效屈服前等效阻尼比与刚度退化系数呈线性关系,等效屈服后等效阻尼比与刚度退化系数呈指数关系。既有等效阻尼比公式中,Priestley、程光煜和张艳青等所提公式的计算结果与试验值较为接近;较既有公式,所建议公式的计算值与试验值更为接近,适用于估算方形实心和空心墩的等效阻尼比。     

P-Δ效应对钢筋混凝土桥墩位移延性的影响研究

为准确计算钢筋混凝土桥墩位移延性,计入P-Δ效应,对传统的塑性铰模型进行修正。基于MATLAB程序,编制了计算钢筋混凝土桥墩截面弯矩~曲率曲线和水平荷载~位移曲线的程序;利用自编程序,计算了考虑和未考虑P-Δ效应的钢筋混凝土桥墩的位移延性系数,并与基于塑性铰模型计算得到的位移延性系数进行比较;通过定义一个反映P-Δ效应对位移延性系数影响的修正系数,分析了轴压比、剪跨比和曲率延性系数3个参数对该修正系数的影响,得到了相应的回归公式,并将回归公式计算的结果与已有试验数据进行比较。结果表明:编制的MATLAB程序计算结果可信;P-Δ效应对钢筋混凝土桥墩位移延性有较大影响,而塑性铰模型本身不能很好地反映P-Δ效应,需要修正;修正系数随3个参数变化有明显规律性;对于具有良好延性的桥墩,回归公式具有较好的计算精度。     

罕遇地震作用下山型轨道连续梁桥抗震性能研究

山型轨道连续梁相对于传统的U形轨道,具有更大的工程应用优势。现以某轨道交通的高架桥为工程背景,选取30 m+40 m+30 m山型连续梁作为研究对象,进行纤维划分建立抗震分析模型,选择三组人工拟合地震波,进行罕遇地震作用的时程分析。结果表明:固定墩已进入塑性状态,但其桥墩弹塑性变形的位移延性比满足设计要求。同时,研究了不同的体积配箍率对于桥墩抗震性能影响。结果表明:体积配箍率的增加,能有效地提高塑性铰抗剪承载能力,且也能增加桥墩的容许变形,提高结构的延性。上述研究结论可给类似桥梁的分析与设计工作提供一定参考。     

钢筋混凝土桥墩的延性

国内外对钢筋混凝土柱的延性已作了相当多的试验研究和理论研究，我国同济大学学者们对延性也作了相应的研究，截面弯矩——曲率分析是确定构件截面曲率延性能力的基本分析工具，本文从理论上分析箍筋约束混凝土桥墩曲率延性，通过参数改变来分析影响曲率延性的因素。     

混凝土桥梁收缩徐变计算的有限元方法与应用

将桥梁规范附录四中给出的混凝土徐变系数表达式用指数函数进行拟合,从而得到了徐变计算的递推公式。利用混凝土收缩应变规律推导出由收缩应变增量产生的单元等效结点力增量,并以此为基础,绘出了用初应变法进行节段施工混凝土桥梁的收缩徐变计算的有限元列式,编制了有限元程序。最后,以三跨等截面混凝土连续梁和长沙湘江北大桥主跨210m的混凝土斜拉桥为例进行了收缩徐变分析,且利用12年实桥现场观测结果验证了其理论分析结果。     

偏心支承对90°圆心角双跨弯箱梁桥的影响

通过对72个圆心角为90°的双跨偏心支承弯箱梁桥模型的计算分析,以梁格系法为基础编制的3D- BSA软件系统为结构计算工具,以Excel2 0 0 0为数据处理工具,用统计分析的方法建立双跨偏心支承弯箱梁桥结构反应在使用极限状态及承载能力极限状态下与桥梁跨长、支承偏心距等参数间的经验公式,为双跨偏心弯箱梁桥的实用设计提出适当建议或借鉴依据。     

偏心支承对45度圆心角双跨弯箱梁桥的影响

通过对72个圆心角为45度的双跨偏心支承弯箱梁桥模型的计算分析，以梁格系法为基础编制的3D—BSA软件系统为结构计算工具，用统计分析的方法建立双跨偏心支承弯箱梁桥结构反应在使用极限状态及承载能力极限状态下与桥梁跨长、支承偏心距等参数间的经验公式，为双跨偏心弯箱梁桥的实用设计提出适当建议或借鉴依据。     

大跨径斜拉桥主梁选型及分析

首先基于积分法推导得到了斜拉桥各部件的造价和主梁应力计算公式，其次对比分析了5种不同主梁类型的斜拉桥技术及经济性，最后以传统组合梁斜拉桥为例进行参数分析。结果表明：采用UHPC材料代替传统的混凝土能极大地提高组合梁斜拉桥的极限跨径；主跨在300~750 m的斜拉桥主梁选用传统组合梁经济性最优，主跨在750~1 200 m时主梁选用钢箱梁经济性最优；斜拉桥的平方米造价指标随着桥宽的增加而相应减少；但对桥面以上塔高与跨径比的变化不敏感，经济合理的边中跨比和桥面以上塔高与跨径比分别在0.5和0.3左右。     

大跨径桥梁钢桥面双层铺装力学性能控制指标计算简式

采用有限元方法建立在车载作用下大跨径桥梁钢桥面双层铺装的力学响应计算模型。在结构设计参数常用取值范围内,对不设纵隔板和设置纵隔板两种常用钢桥面双层铺装的力学性能控制指标(拉应力和局部挠跨比)进行对比分析。同时,通过逐步线性回归方法拟和出大跨径桥梁钢桥面双层铺装力学性能控制指标的近似计算公式。得到的近似计算公式的精度检验和工程实例分析结果表明,近似计算公式精度很好,满足工程设计和理论研究的需要。     

飞鸟式钢管混凝土拱桥设计计算分析

飞鸟式钢管混凝土拱桥美观且受力合理,但该种桥型设计参数较多,各参数相互关联,给设计工作带来了困难。通过对该桥型结构受力特点的分析,提出了恒载作用下的简化计算公式,并以东莞水道特大桥为工程背景,分析了结构水平力分配特点,进行了系杆与吊杆的受力比较,对全桥和主跨的3种计算模型进行了比较分析,可为此类桥梁的设计计算提供借鉴。     

桥孔布设原则及桥孔长度计算方法研究

介绍了不同时期、不同规范中桥孔布设原则和桥孔长度计算公式的历史沿革,并对不同类型河段桥孔布设原则进行完善,对桥孔长度计算公式进行论证。结果表明:现行《公路工程水文勘测设计规范》有关桥孔的设计方法具有一定的可操作性;明确了桥孔最小净长度的概念以及桥孔长度的影响因素与计算方法;建议增加有关桥梁与环境、桥位选择、桥长控制、山区纵向桥对水流影响、高架桥设置条件等研究内容。     

一类精确考虑抗弯刚度影响的系杆拱桥索力测量新公式

通过引入一端铰支一端固支、两端固支等不同边界条件下吊杆的形状函数,运用能量方法。推导出索力、抗弯刚度与吊杆固有频率间的关系式,进而给出基于前2阶固有频率的索力精确测量公式。该公式将抗弯刚度作为隐式计算参数,回避了其难以准确识别的问题。以某系杆拱桥的索力实测为例,将建议公式与常用公式的计算结果和实测值进行比较并加以分析,分析结果证明建议公式准确考虑了抗弯刚度和边界条件对索力测量的影响且其精度满足工程实践要求。     

忠县长江大桥动力特性分析

结合忠县长江大桥的工程实例,建立全漂浮体系斜拉桥的空间有限元分析模型。用子空间迭代法对该桥的动力特性进行计算,采用时程分析法研究该桥的抗震性能,利用经验公式分析此桥的抗风稳定性能,为大跨径斜拉桥抗风和抗震设计提供依据。     

水泥混凝土桥面沥青铺装及防水层荷载弯曲应力分析

针对水泥混凝土桥梁铺装层易发生横向裂缝病害问题,应用梁体结构的线弹性理论与叠加原理,经过分析推证得到了车辆荷载弯矩在水泥混凝土桥梁桥面铺装层及防水层内所产生的弯曲应力计算公式,并编制了相关的计算程序;对设与不设防水层的沥青混凝土铺装层结构进行了数值计算,分析了沥青混凝土铺装层和防水层的模量、厚度等参数变化对铺装层结构弯曲应力的影响,探讨了沥青混凝土和防水层铺装结构内荷载弯曲应力的变化规律。