铁路连续刚构桥合龙顶推力分析

针对铁路桥梁合龙大吨位顶推力理论分析及顶推力作用下结构力学性能研究不足,以某4跨连续刚构铁路桥为对象,考虑施工因素、合龙温度、混凝土收缩徐变等对桥墩水平位移的影响,拟合顶推力与桥梁水平位移的关系,推导基于水平位移的顶推力计算公式,并分析顶推力作用下桥梁结构不同阶段变形与受力。结果表明:在桥墩受力不超过规范允许条件下,顶推力与桥墩水平偏位成线性关系;施加计算顶推力下实桥的顺桥向位移与计算值偏差小于5%,公式拟合良好;施加顶推力将增加成桥阶段桥墩的拉应力;施加顶推力运营10年后,大桥的主梁下挠、桥墩顺桥向水平偏位将得到有效控制,桥梁结构安全。     

倾斜传感器在高墩桥墩顶位移监测中的应用

墩顶位移是表征高墩桥桥墩安全的重要参数之一。文中分析了倾斜传感器测量墩顶位移的原理,并以重庆市向家坡立交桥监测系统为例,应用倾斜传感器对该桥Ⅳ匝道10号桥墩的墩顶位移进行了长期监测,根据实际获得的监测数据,分析了该桥墩墩顶在桥梁运营过程中的变化,初步讨论了环境温度的变化对桥墩结构变形的影响。     

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...     

高墩大跨连续刚构桥地震响应分析

高墩桥梁与传统的中低墩桥梁在地震响应上具有较大的区别,我国现行的桥梁抗震规范对此没有明确的规定。为研究高墩桥梁的地震响应特点,以某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用Midas/civil 2015建立有限元动力分析模型,进行非线性时程分析。结果表明,高墩桥梁的墩顶和墩底不仅会出现塑性铰,在墩身某处也会出现塑性铰;桥墩控制截面的变形和位移不再建立对应的关系。     

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。     

地面堆载对既有桥梁结构的影响分析

针对在桥墩附近违章堆载影响桥梁结构安全的情况,研究地面堆载对既有桥梁结构的影响。以某匝道桥为例,对梁体变位、墩顶偏位、墩顶支座位移及伸缩缝缝宽等指标进行连续监测,判定险情出现时结构变位是否处于稳定状态;采用美国土工软件FLAC3D模拟被动桩的空间变形和受力状态,验证了地面堆载是产生墩身位移的主要因素,并对地面堆载对桩基和上部结构的影响进行理论分析,通过双速度法对桩基础进行检测。结果表明:在地面堆载作用下,桥墩发生水平位移,进而导致桥梁支座发生滑移,桩基与承台交接处混凝土开裂。建议继续进行结构的变形监测,同时立即对梁体进行复位,对桥梁下部结构进行加固维修。     

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。     

地震作用下高墩桥梁横向碰撞效应研究

为提升高墩大跨连续刚构桥的防震减灾能力,对其合理的减震措施进行研究。以我国西部山区强地震带一座高墩大跨桥梁为例,利用SAP2000Nonlinear有限元程序建立桥梁结构空间非线性计算模型,分析其横向地震响应规律及其碰撞效应。分析结果表明:对于高墩大跨连续刚构桥,在过渡墩墩顶设置弹性挡块时,很难实现对过渡墩与刚构墩地震响应的有效控制,且碰撞产生的撞击力极易使弹性挡块破坏,从而失去限位功能;在过渡墩墩顶设置弹塑性挡块,并选取适当的挡块屈服强度,可有效地控制过渡墩、刚构墩地震响应以及上部结构位移。     

基于应变的桥墩垂直度监控方法研究

以江西寻全高速公路为依托,研究基于应变的山区桥梁高墩垂直度监控方法。参考铁路相关规范,根据桥墩高度得到墩顶位移的限值,然后采用数值模拟方法得出桥墩墩底两侧应变差限值,通过实测墩底两侧应变差来监控桥墩垂直度,最后将该方法应用于依托工程。     

钢管混凝土劲性骨架超高墩连续刚构桥施工阶段横向非线性变形分析

建立了劲性骨架钢管混凝土超高墩连续刚构桥施工过程的非线性有限元模型。计算了施工过程中含有曲线主梁的桥墩墩顶横向位移与最大悬臂状态桥墩墩顶横向位移。结果表明:几何非线性对于横向挠度影响明显,横向联系梁先于主梁施工有利于控制横向位移,提高整体刚度,减轻几何非线性的影响。     

设置TMD的高墩大跨铁路钢桁梁桥减震分析

为研究设置TMD对高墩大跨铁路钢桁梁桥的减震效果,以一座2×98m的高墩(墩高86~92m)大跨铁路钢桁梁桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS建立全桥空间动力计算模型,对仅在墩顶设置TMD、在墩顶和桥墩中部同时设置TMD两种工况下结构的地震反应进行分析。结果表明:TMD可作为高墩桥梁减小地震反应的有效措施之一;对于高墩桥梁,在墩身内部设置TMD装置不能仅对其1阶振型设计TMD,应考虑第2阶或更高阶振型的动力贡献,才能获得最优的减震效果;TMD对高墩墩顶位移以及墩底弯矩减震效果较明显,但对墩底剪力减震效果相对较差。     

山区高墩桥梁的多点激励随机响应

为了研究山区高墩桥梁在地震动作用下的特殊抗震性能,基于随机振动理论,研究了场地效应、相干效应及行波效应对高墩桥梁在强地震多点激励下的随机响应规律,及墩高变化对高墩桥梁地震响应规律的影响.研究表明:场地效应对高墩桥梁地震响应影响明显,软场地墩的位移值约为硬场地的12倍,行波效应的影响次之,相干效应的影响最小.场地效应对桥梁的影响大小取决于场地卓越频率是否接近于桥梁自振频率;行波效应是不可忽略的一个重要因素,中场地时桥墩最小的位移值约为最大值的30％,软场地时最小值约为最大值的60％;与场地效应和行波效应相比,部分相干效应对桥墩顺桥向位移影响较小.对于山区高墩桥梁随机地震响应分析,考虑地震动空间效应的多点激励分析是必要的.应对有可能的桥型(不同墩高和墩高差)进行分析,以确定地震力最小的桥型并注意桥梁截面抗力的提升和附加减震措施.     

崔家营汉江特大桥主梁合龙控制分析

汉十高铁崔家营汉江特大桥主桥为(135+2×300+135)m四跨连续刚构拱桥。为实现该桥的精确合龙,考虑混凝土收缩徐变效应、温度效应、合龙段钢束荷载作用,采用MIDAS Civil建立该桥有限元模型,并结合施工现场试顶实测数据,研究主梁合龙时桥墩墩顶偏位及对顶力,进行合龙控制。结果表明,混凝土收缩徐变效应、降温效应、合龙段钢束荷载作用对桥墩墩顶偏位的影响方向一致,叠加后对墩身受力较为不利;对顶过程实测墩顶偏位约为理论计算值70%,需对控制偏位、对顶力进行修正;考虑结构实际刚度偏大,最终对顶控制墩顶偏位取理论计算值的80%以进行合龙控制,对比可知,墩顶实测偏位与控制偏位最大偏差为3.6%,成桥线形与预期吻合较好。     

桥墩形式对桥梁抗震的影响

以某连续梁桥为工程背景,采用地震分析软件Opensees对其建模,分析单柱墩、双柱墩对桥梁抗震性能的影响。对桥梁抗震性能的研究主要通过三个位移参数,梁端位移、支座位移、墩顶漂移比,进行对比分析来判断,研究在同等地震强度下不同桥墩形式在位移参数方面计算结果的差异。     

大纵坡柔性高墩桥桥墩偏位处治及其安全性评估

中等跨径预制装配式简支变连续梁桥在山区高速公路中应用广泛,然而其柔性高墩在施工或运营过程中可能会出现较大偏位,尤其是在上部结构相邻联之间伸缩缝位置处高墩墩顶的偏移现象更为显著。该文结合某山区高速公路一座大纵坡柔性高墩装配式简支变连续预应力混凝土T梁桥联间交界墩偏位纠偏及桥墩加固的实施,基于联间交界墩偏位的成因分析及偏位桥墩纠偏和加固前后结构受力性能的非线性分析,对桥墩的安全性进行了评估,提出了可行的纠偏和加固措施并对纠偏过程中桥墩的状态进行了监控。结果表明:所采用的纠偏方案实用可行;就所分析的情形而言,发生较大偏位桥墩内的钢筋和混凝土应力已达规范容许值附近,必须予以纠偏和加固,并提出了建议的加固方案。     

新型铁路桥墩的抗震性能研究

针对铁路桥梁摇摆隔震桥墩整体侧向刚度较低的问题,提出在桥墩与承台分离处设置无粘结预应力筋,形成新型桥墩。以某单线铁路桥为例,针对其18号墩提出新型桥墩设计方案,考虑预应力钢筋及其初始预加力损失,基于OpenSees平台建立有限元模型进行地震反应分析,研究其抗震性能。结果表明:罕遇地震作用下,墩顶水平位移、竖向提离位移、墩底弯矩、摇摆反应及预加力损失明显大于设计地震作用下的相应值,但墩底弯矩的增幅小于墩顶水平位移的增幅;输入地震动强度及频谱特性对墩顶位移与墩底提离位移的影响较大,对墩底弯矩的影响相对较小;新型桥墩容易实现罕遇地震作用下不坏的抗震设防要求,具有较好的抗震性能。     

某连续梁桥桥墩偏位处治和加固

某钢筋混凝土连续梁桥由于弃土土压力的作用,墩顶发生了84 cm偏位,墩身产生众多环向裂缝,严重影响桥梁安全。根据现场调查情况,制定桥墩纠偏和加固方案,先顶升偏位桥墩上的主梁,使梁与支座分离,然后在桥墩顶部施加水平推力将墩柱复位,更换支座,最后对桥墩进行外包混凝土加固。     

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。     

高墩多跨连续刚构桥合龙技术探讨

为研究有无顶推力合龙对多跨连续刚构桥合龙施工的影响,以三圣特大桥为例,建立5跨连续刚构桥的有限元模型,分别计算施工、合龙温度、混凝土收缩徐变等工况下引起的墩顶水平位移,推导出该桥顶推力的计算公式并得到合理顶推力值,分析在有无顶推力作用下桥梁结构的位移和应力变化。结果表明,顶推力与桥墩的墩顶水平位移线性相关;墩高较高(H≥80 m)时,有无顶推合龙的桥梁都处于安全状态,但不顶推合龙技术能降低施工难度,缩短施工周期,经济效益更为显著。     

西部地震区高墩桥梁支座合理选型研究

采用非线性时程分析方法,对西部地震区高墩桥梁支座的合理选型进行了研究。比较研究的支座型式包含盆式橡胶支座、四氟滑板支座、板式橡胶支座、铅芯橡胶支座。地震动峰值加速度分别采用了0.15 g和0.20 g。非线性时程分析中考虑了支座的力-位移关系,以及桥墩潜在塑性铰的动力反应。研究结果指出,从抗震角度来看,西部地震区高墩桥梁支座的选型原则是尽量提高结构的刚度,减小梁体位移和墩顶位移。