高墩大跨曲线刚构桥最大悬臂与成桥阶段稳定性分析

以高墩大跨曲线刚构桥为研究对象,基于欧拉稳定理论,利用空间有限元法,考虑可能的不利荷载工况,对最大悬臂状态和成桥运营阶段的结构稳定性进行计算分析。研究表明：最大悬臂状态是施工过程中最不稳定的状态;对该桥结构稳定性起控制作用的是恒载,活载、风荷载、温度等对桥梁稳定影响不大或者比较小;在悬臂浇筑阶段,曲线刚构桥墩顶的横向位移显著增大,在成桥阶段时影响较小,尤其是风荷载的影响;得出高墩大跨曲线刚构桥墩高、曲率半径与稳定特征值之间的关系,为同类桥梁的设计、施工及线性监控提供参考。     

单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥稳定性分析

单肢空心薄壁墩作为高墩连续刚构桥桥墩的主要形式之一,在工程中广受青睐,但其稳定性计算与分析较少见诸于文献。以墩高132m的黄石特大桥为依托,运用Midas/Civil建立空间有限元模型,对单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥的各个施工阶段的稳定性进行计算,并将计算结果与理论推导公式进行对比检验。计算结果表明,其各阶段稳定性满足要求;最不利稳定状态出现在最大双悬臂阶段;横向的墩顶系梁可以显著增加稳定性;风荷载及温度荷载对稳定性的影响不明显。运用理论公式进行静定状态的墩顶临界荷载计算,其结果和有限元计算结果吻合,既简单又符合实际情况,可以在设计中直接运用。     

钢管混凝土桥墩的抗震性能研究

现有连续刚构桥的桥墩多采用钢筋混凝土结构,根据以往的设计经验,当墩高≥120m,主跨≥200m,地震烈度≥7度时,桥墩设计截面巨大,结构抗震设计困难。本文对比了钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩在E1、E2地震荷载作用下的控制截面内力、结构稳定性和动力特性,得出钢管混凝土桥墩在地震作用下,截面内力较小,且结构动力特性、稳定性均能满足规范要求,更适合在地形地质条件复杂、地震烈度高的山区大跨超高墩连续刚构桥设计中采用。     

连续刚构桥高墩施工稳定性分析

对于大跨连续刚构桥的高墩,其稳定计算十分必要。本文以大溪丰大桥为例,对施工阶段不同荷载作用下高墩稳定性进行分析,得出该种结构在不同施工阶段稳定性能的特点,供该桥梁施工参考。     

大跨连续刚构桥高墩有效计算长度研究

为研究大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩有效计算长度,以某三跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,利用ANSYS建立其初始空间三维有限元模型,通过结构整体稳定分析得到构件临界荷载,再由欧拉公式反推桥墩有效计算长度。根据全桥失稳模态分析结果提出了双肢墩有效计算长度简化模型,据此对悬臂施工大跨度连续刚构桥的高墩有效计算长度进行了系统性研究。结果表明,施工和成桥阶段的高墩横桥向有效计算长度系数均可取值2.0;高墩纵桥向有效长度系数可根据本文提出的建议值查表插值取用。     

大跨径混合梁连续刚构桥边中跨比及墩高性能研究

大跨径混合梁连续刚构桥中跨采用大节段钢箱梁,减轻了结构自重,增加了桥梁跨度。目前修建的大跨径混合梁连续刚构并不多见,混合梁多运用于斜拉桥中,故混合梁连续刚构桥的诸多问题并未得到解决,如混合梁连续刚构桥的边中跨比,混合梁连续刚构的适宜墩高等。以瓯江特大桥主桥为背景工程,通过改变边跨跨径和桥墩高度来研究大跨径混合梁连续刚构桥的边中比及墩高性能。大跨径混合梁连续刚构桥在恒载效应、收缩徐变效应、活载效应以及结构自振特性等方面,边跨增大对结构整体刚度影响不大,仅对边跨刚度影响较大。总体上中跨效应大于边跨效应,中跨结构刚度对结构的整体刚度起决定性作用。对桥墩的高度变化影响分析表明桥墩高度不宜做的过低,否则效应值会出现突变,当墩高增加到一定程度,对主梁的受力性能改善程度有限。     

基于改进分枝-约界法的连续刚构桥失效模式研究

研究目的:准确搜寻连续刚构桥的失效模式,是准确计算连续刚构桥可靠度的核心任务之一。针对连续刚构桥恒载占比较大,淹没了可变荷载效应,使失效模式在搜寻过程中出现遗漏,以及通过删除失效单元不考虑失效单元恒载引起的内力重分布,造成失效模式与结构实际受力性能不符的情况,提出了更全面反应连续刚构桥失效模式的识别方法。研究结论:对全局临界强度分枝-约界法进行改进,将构件本身恒载效应和失效单元重分布的恒载效应从结构构件有效强度中扣除,建立改进后方法的失效模式搜寻路径;利用两跨连续桥梁有限元模型和某连续刚构桥对改进后的全局临界强度分枝-约界法进行验证。结果表明:改进后的方法得到了连续刚构桥的主要失效模式,失效路径与桥梁实际破坏情况相符,且不会遗漏桥梁结构体系的失效模式。     

高墩大跨连续刚构桥施工监控全过程计算分析

本文结合某三跨预应力混凝土高墩大跨径连续刚构桥为工程实例,全面介绍山区高墩大跨连续刚构桥悬臂浇筑施工监控全过程的理论计算分析,诸如计算荷载的取用,成桥和施工过程的应力验算,及施工预拱度的设置,为类似工程提供施工监控计算依据。     

高墩稳定性研究分析

以矮寨刚构桥为工程背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,对高墩进行稳定性分析,主要考虑风荷载、初始偏心及局部材料缺陷对高墩稳定的影响.结果表明,在风荷载作用下,高墩稳定性较好,表现为顺桥向弯曲失稳;随着初始偏心距的增大,桥墩的稳定安全系数逐步减小,同时由于高墩的细长比较大,其位移效应不能忽略,在对其进行稳定性分析时,应考虑几何非线性的稳定安全系数;高墩的稳定安全系数随着局部材料强度的降低而逐渐减小,局部材料缺陷发生位置越靠近墩底,其安全稳定系数越低.     

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。     

客运专线多跨连续刚构桥合龙顺序对桥墩水平顶推位移影响研究

由于多跨连续刚构合拢过程是结构体系转换过程,使得结构从悬臂施工时的静定结构转化为连续的超静定结构。同时,梁体合龙时桥梁的主墩会发生向内弯曲变形,多大的桥墩弯曲变形,会对结构的受力产生不利的影响,而且也会对结构造成结构在后期的运营中梁体预应力的松弛。对此,在连续刚构桥合龙时需要预先对桥墩进行水平顶推,顶推的水平位移太大会造成施工中桥墩墩底开裂,顶推位移太小会对成桥后的桥墩造成开裂。现以某客运专线4跨连续刚构桥为例,应用数值仿真模拟的方法,对采用不同的合龙顺序情况下,桥墩顶推水平位移进行研究探讨。其成果可为今后连续刚构施工提供相关的参数或经验。     

双肢薄壁墩刚构桥稳定性计算方法

根据压杆稳定理论,研究了刚构桥在恒载作用下失稳特征值的解析求解方法。求解临界失稳力时,桥墩有效高度可取墩高,桥墩等效失稳荷载可取其所承担上部结构荷载与墩身自重的一半之和,建立有限元模型对文中求解方法进行了验证。结果表明,在最大悬臂阶段,失稳特征值计算误差随墩高增大而减小,成桥阶段,文中方法有较高精度。桥墩高度不同时,可按各桥墩分别计算其失稳特征值,整桥的失稳特征值等于各墩失稳特征值的平均值。算例分析表明,运用文中方法的计算结果与有限元计算结果吻合良好,计算方法简便,更有实用价值。     

高墩大跨径连续刚构桥的稳定性设计分析

高墩大跨径连续刚构桥是复杂山区环境应用较多的桥型结构,其稳定性问题是设计的重点和难点。基于结构稳定原理阐述了弹性稳定用于桥梁设计验算的工程意义,依托某大跨径连续刚构桥分析了提高桥梁稳定的设计构造方法,并通过有限元方法进行了参数化研究和验证。研究表明,高墩的壁厚和连系梁的设计对稳定性影响显著,结合实际工程给出了最优的设计方案。     

马蹄山1号大桥主桥设计计算分析

介绍了马蹄山1号大桥的桥型构造特点与结构设计思想,完成了主桥纵向受力计算和桥墩的稳定性计算分析。结果表明,此桥的主梁截面抗裂验算、抗压验算、承载能力强度等均满足规范要求;成桥阶段活载稳定安全系数λ=19.6,该桥有较高的稳定性。     

高墩大跨径弯连续刚构桥梁空间非线性稳定分析

在高墩大跨弯连续刚构桥梁的设计与施工中,结构稳定性非常重要。本文分别考虑结构的几何非线性和材料非线性力学特征,对高墩大跨弯连续刚构桥梁的结构稳定性进行详细的数值分析,并与线弹性的计算结果进行对比。结果表明:弯连续刚构桥梁的稳定问题已经转化为考虑结构材料屈服强度的极限承载力问题,同时几何非线性对稳定的影响亦不能忽略。     

风荷载作用下悬索桥受力分析与静风稳定性研究

风荷载是桥梁结构设计过程中需要考虑的重要因素之一,特别是对于山区跨峡谷等特殊地形,桥址所在地区风速和风向变化大,在其结构安全性验算环节必须要考虑风荷载对桥梁结构受力的影响。以吉茶高速公路矮寨特大悬索桥为例,对桥址区风速风向进行观测,建立风速概率密度曲线并对观测结果作了分析;利用ANSYS有限元模型,根据桥址处的风速和设计参数计算研究了静风荷载对桥梁主要构件内力的影响,同时对桥梁静风稳定性进行了基于三维非线性优化理论的验算。     

连续刚构桥桥墩设计探讨

山区连续刚构桥超高墩、高低墩的运用越来越广泛。以云南某连续刚构桥为例，对其主墩设计进行探讨，采用有限元方法对桥墩整体稳定性进行计算，采用理论计算方法对高低墩刚度进行匹配。结果表明，桥墩整体稳定性好、刚度分配合理，可为同类桥墩设计提供参考。     

高墩大跨连续刚构桥墩柱选型研究

大跨连续刚构桥在施工及运营阶段要求主墩满足结构受力所需的最小纵、横向刚度,从优化结构受力和经济性考虑,桥墩应具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度。以云南某地区一大跨连续刚构桥为工程背景,论述高桥墩设计中需考虑的主要控制因素及结构受力要求。分析比较矩形空心墩和双薄壁桥墩的受力特点、经济性及其适用条件,研究并比较这两种墩形的设计指标,对高墩大跨桥墩选型提供理论依据。     

高墩大跨度连续刚构桥施工稳定性分析

对于高墩大跨度连续刚构桥,随着墩高的增加其施工难度将逐渐加大,施工过程中的安全问题,尤其是高墩带来的稳定性问题将逐渐凸显,对其进行施工阶段的稳定性分析十分必要。本文依托某高墩大跨连续刚构桥,结合其施工过程和结构体系特性建立有限元模型,对施工阶段不同荷载作用下的第一类及第二类稳定性进行分析以明确结构整体安全特性,可为同类桥梁的设计提供参考。     

龙潭河特大桥施工过程静力仿真分析研究

龙潭河特大桥为主跨(106 3×200 106) m 的预应力混凝土连续刚构桥,最高桥墩178 m.桥梁在施工过程中有其自身的结构特点,利用有限元方法建立其仿真分析模型,模拟桥梁的施工及成桥状态,计算得到了最高桥墩悬臂施工预拱值和各施工阶段的应力值,分析了自重作用下几个典型工况的几何非线性对高墩大跨连续刚构桥内力和位移的影响.