负摩阻力作用下高速铁路桩基础承载特性研究

针对受高速公路路基堆土影响的高速铁路桩基础,开展了桩基础承载特性研究。采用双线性土弹簧,建立了三维有限元模型,分析了考虑负摩阻力和不考虑负摩阻力的高铁桥墩在不同荷载及其组合下的结构响应。计算结果表明:考虑负摩阻力后,桩体侧壁以及桩底与土基之间并没有出现大变形,但是,将使桩基础在不受上部荷载作用时的竖向位移显著增加,并且桩体出现拉应力;桩基础受到上部荷载后,桩基础负摩阻力效应降低,桩体在该种状态下没有出现拉应力,但随着路基荷载的增加,拉应力有出现的趋势。     

高墩连续刚构桥施工阶段抗风与P-△效应分析

基于高墩连续刚构桥的特点,以内蒙古黑沟特大桥为工程背景,采用阵风荷载对该桥施工阶段的典型工况进行了抗风分析,并在最大悬臂施工阶段,对风荷载作用下的桥墩进行了P-△效应（重力二阶效应）分析．结果表明,施工阶段全桥应力满足混凝土结构强度要求,箱梁和桥墩的侧向位移在最大悬臂阶段较大,最大悬臂阶段为最不利抗风状态,施工过程整体抗风性能良好,桥墩P-△效应会增加桥墩顶部侧向位移和桥墩底部拉压应力,但影响较小．     

高墩连续刚构桥施工阶段抗风与P-Δ效应分析

基于高墩连续刚构桥的特点,以内蒙古黑沟特大桥为工程背景,采用阵风荷载对该桥施工阶段的典型工况进行了抗风分析,并在最大悬臂施工阶段,对风荷载作用下的桥墩进行了P-Δ效应(重力二阶效应)分析.结果表明,施工阶段全桥应力满足混凝土结构强度要求,箱梁和桥墩的侧向位移在最大悬臂阶段较大,最大悬臂阶段为最不利抗风状态,施工过程整体抗风性能良好,桥墩P-Δ效应会增加桥墩顶部侧向位移和桥墩底部拉压应力,但影响较小.     

土压力作用下钢管混凝土组合桁架连续刚构桥墩受力分析

重庆万州大桥为钢管混凝土桁架变截面连续刚构,主墩为双肢薄壁高墩。采用CivilMidas2010模拟重庆万州大桥7#墩右侧距地面填土20m外,分析土压力对钢管混凝土桁架连续刚构桥墩及全桥的影响。结果表明土压力对桥梁上部结构影响较小,但会使桥墩弯曲产生裂缝,增加系梁的拉应力。     

斜交梁桥受力特性及设计研究

支承方式对桥梁结构的受力性能具有重要影响.与常规的正交支承桥梁结构不同,斜交支承条件下,桥梁结构表现出许多特殊的受力规律:由于弯扭耦合作用,在两端附近梁端内有较大负弯矩产生,支座反力不均匀,甚至会出现负拉力现象;在竖向荷载作用下,作为下部结构的桥台,也会表现出特有的受力特点,影响荷载较上部结构更加复杂.在分析了上部结构受力特性后,整体建模,分析了主梁和桥台的受力效应.研究了整体斜交角影响下的正交与斜交作用效应对比和桥台斜交角影响下的斜交梁桥作用效应对比.依据上述两种情况的对比分析结果,为斜交梁桥的上部结构设计以及桥台、桥墩设计提供科学的技术指导.     

大跨双主肋式斜拉桥面板受载抗裂性能仿真分析

双主肋式斜拉桥具有其他桥型无法比拟的优点而在近些年应用广泛,但其受力特性及施工工艺依然不够完善。用有限元软件ANSYS数值计算某在建斜拉桥面板在车辆荷载下的动力响应情况,以研究桥面板的受载抗裂性能。计算结果表明桥面板在纵向支点最不利车辆荷载布载下的最大横向拉应力为1.252 MPa,斜拉桥主梁的混凝土为C60,设计抗拉强度为2.04 MPa,因此桥面板从设计角度出发不会产生纵向裂缝。通过分析受载抗裂性质及受力性能提出改变受力筋的处治措施,为双主肋式桥梁设计提供理论支撑。     

多因素作用下风荷载简化对高墩垂直度影响分析

高墩在施工期间受到几何初始缺陷、施工偏载以及风荷载等作用,桥墩可能产生偏位,从而对高墩的承载力带来不利影响。通过现行规范计算模拟得到梯形风荷载简化模型,在考虑几何非线性的条件下,基于弹性稳定平衡微分方程,推导出高墩墩顶的偏位计算公式。在此基础上,为便于现场施工应用,选取5个现有高墩为研究对象,在弹性稳定理论条件下对通过梯形风荷载简化模型所得公式进行简化,详细分析高墩在考虑几何非线性时多因素耦合作用对高墩垂直度的影响。结果表明:梯形风荷载简化模型计算结果与实际风荷载有限元模拟结果较为吻合,更符合实际的风荷载特点,为高墩施工中考虑风荷载影响及墩顶侧移控制提供了方法支撑和切实可行的技术手段。     

钢桁-混凝土T构组合桥温度效应研究

为了研究混凝土T构温度效应和开裂问题,基于某客运专线黄河铁路特大桥混凝土T构部分,利用有限元计算软件建立桥梁上部结构模型,计算分析在日照影响、极端温度荷载两种荷载工况下钢桁架应力及混凝土应力变化规律。结果表明,温度荷载作为结构设计的控制荷载对超静定结构的影响明显,钢轨和扣件的约束会对桥梁结构温度次内力的大小产生重要影响;在线性温度荷载作用下,钢桁-T构组合结构桥梁的桁架杆件和主梁截面的应力大致呈线性变化;在极端温度荷载作用下,截面最大应力发生在1/4跨处,达到1.26MPa,且V形斜杆总是一端受拉一端受压。     

大跨度斜拉桥索梁锚固区空间受力分析及配筋设计

基于ANSYS有限元分析软件,建立斜拉桥索梁锚固区空间模型,分析了在最大斜拉索索力下,索梁锚固处的受力情况,并对局部配筋进行计算.结果表明:锚固区三向应力分析中,锚固处横梁与腹板结合处存在1.82 MPa拉应力,锚块与腹板相交位置最大拉应力接近2 MPa,边腹板位置拉应力为3.2 MPa,需对其进行配筋加固;锚块与边腹板结合处出现6.25 MPa拉应力,需进行配筋处理,其余位置总体受力情况良好.     

湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固区疲劳试验

为评估湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构关键构造细节的疲劳性能,对该结构进行了足尺模型疲劳试验.为指导疲劳试验,了解结构受力特性,用通用有限元软件ANSYS对结构进行了分析.结果表明,锚拉板与锚拉筒之间的连接焊缝下端部应力集中明显,最大主拉应力出现在该区域;在设计疲劳荷载作用下,该结构关键构造细节处均未发现疲劳裂纹,结构疲劳性能满足设计要求.     

空心板桥铰缝失效对荷载横向分布影响分析

为了研究空心板桥铰缝失效对荷载横向分布的影响,推导了空心板桥整体受力及铰缝失效的典型力学模型,阐明了铰缝失效时荷载横向重分布的一般规律,并采用ANSYS有限元分析了不同损伤位置和损伤程度铰缝对上部结构荷载横向分布及其效应的影响。结果表明,铰缝失效改变了空心板桥上部结构的整体受力性能,损伤程度越大,上部结构组合板或单板效应越明显;失效铰缝相邻空心板荷载横向分布系数相对变化较大,最大为1.44和0.6倍;由于失效铰缝一侧空心板承担荷载比例增大,另一侧减小,导致相邻空心板挠度差异较大而产生错位、内力状态差别明显,建议加强偏载侧空心板应力监测。     

现浇混凝土结构施工期性能测试研究

通过现场实测施工期混凝土结构,来把握各楼层所承担的荷载随上部结构施工不断进行而改变情况。对实测结果的分析和讨论,发现顶层混凝土浇筑和底层楼板支撑拆除时,临时受力体系内楼层应力变化很大,对结构的安全性影响显著;临时受力体系中楼层最大应力值随着施工周期和拆模时间的延长而不断减小,对结构安全起有利作用。     

碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响,以某一大跨度高墩桥体系为原型,充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为,基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上,利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明：碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响,特别是场地条件较差时,其最大改变率为15.86%,桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度;相邻结构动力特性差异越大,高墩桥体系发生碰撞的概率就越大,但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用,降低桥墩的响应,在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时,既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响,还应考虑其对碰撞效应的影响;高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响,地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响,在对高墩桥进行减撞防撞设计时,应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.     

高墩桥梁桥墩偏移病害分析与纠偏处理

高墩桥梁易发生盆式支座超限滑移、剪切破坏的情况,严重时对应过渡墩发生较为明显的桥墩单向偏移等病害,有的桥墩竖直度方向上已偏离达十几甚至几十厘米,严重危害桥梁结构运营安全。结合工程实践,分析了这些病害产生的原因,总结了支座安装缺陷对高墩桥墩受力影响的规律,并结合病害情况给出了纠偏处理方案及施工技术要点,以供类似工程项目参考。     

碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响,以某一大跨度高墩桥体系为原型,充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为,基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上,利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明:碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响,特别是场地条件较差时,其最大改变率为15.86%,桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度;相邻结构动力特性差异越大,高墩桥体系发生碰撞的概率就越大,但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用,降低桥墩的响应,在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时,既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响,还应考虑其对碰撞效应的影响;高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响,地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响,在对高墩桥进行减撞防撞设计时,应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.      

碰撞对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响

为了研究碰撞对山区高墩桥动力响应的影响，以某一大跨度高墩桥体系为原型，充分考虑了碰撞过程中的刚度变化、能量耗散以及桥墩的非线性行为，基于OpenSess平台建立了两种典型桥跨结构的弹塑性动力分析模型.在此基础上，利用所选的天然地震波和人工地震波对比分析了碰撞效应对山区高墩桥弹塑性动力响应的影响.研究结果表明：碰撞会对高墩桥结构的动力响应产生较为明显的影响，特别是场地条件较差时，其最大改变率为15.86%，桥墩与主梁的连接方式会进一步改变碰撞对桥墩变形的影响程度；相邻结构动力特性差异越大，高墩桥体系发生碰撞的概率就越大，但碰撞次数的增加可能会对桥墩变形起到限制作用，降低桥墩的响应，在确定山区高墩桥体系相邻结构周期比时，既要考虑相邻结构动力特性差异对碰撞概率的影响，还应考虑其对碰撞效应的影响；高墩桥的梁-桥台碰撞主要受地震动作用大小的影响，地震动的强度和相邻结构动力特性的差异均会对梁-梁碰撞产生影响，在对高墩桥进行减撞防撞设计时，应针对不同的碰撞位置采取不同的措施.     

正交异性板桥面铺装受力影响因素分析

采用有限元方法,分析了正交异性板桥面铺装在结构和荷载因素变化时受力状态的变化规律;比较了有无纵隔板、桥面板厚度、加劲肋板厚度对受力的影响;分析了竖向、水平荷载对铺装层受力的影响。结果表明:有纵隔板时的横向拉应力为全桥面的铺装拉应力控制指标;增大桥面板厚度有利于减少桥面刚度不均,减小铺装层内的应力;加劲肋厚度的变化对加强结构刚度有利却对桥面铺装的受力不利;超载对应力状态极为不利,紧急制动产生的水平力会导致很大的纵向拉应力。     

正交异性钢桥面结构对铺装受力的影响及其优化

采用有限元方法建立一座正交异性钢桥面连续梁桥的全桥空间有限元模型;在桥面施加不利车辆荷载,分析桥面板厚度和U型加劲肋厚度等因素对桥面铺装层应力的影响。分析结果表明:横向最大拉应力对铺装层受拉开裂起控制作用;随着桥面板厚度和U肋厚度的增加,桥面铺装层所受的横向最大拉应力有所减小;顶板厚度从12 mm增加至20 mm,铺装层横向最大拉应力从0.62 MPa减小至0.52 MPa,降低16%;U肋厚度从6 mm增加至12 mm,铺装层横向最大拉应力从0.63 MPa减小至0.51 MPa,降低19%。顶板厚度变化和U肋厚度变化与铺装层受力变化均为非线性关系。     

分幅高墩连续刚构主墩结构行为研究

以一座主跨150 m分幅连续刚构为例,为抵抗高墩、大跨连续刚构桥突出的横桥向风荷载,在墩顶横桥向设置抗风横梁,将分幅刚构迎风面与背风面桥墩连接起来共同受力,改变了传统的仅由迎风面桥墩单独抵抗横向风的状态,结果表明墩底内力大大减小,同时墩身稳定性也得到一定提高。对于既定上部结构,通过改变墩身形式,探讨了其对上下部结构、施工工序、工程造价等影响,在单、双肢墩都适应的前提下,应结合受力、稳定、施工等因素综合考虑采用双肢薄壁墩或单肢薄壁墩。     

地震作用下高墩刚构桥最大悬臂状态抗倒塌性能研究

近年来越来越多的高墩桥梁应用于实际工程之中,评估其在地震作用下的抗倒塌能力具有重要意义。目前基于IDA的弹塑性时程分析是强震作用下结构倒塌研究最合理的方法之一。基于OpenSees平台的纤维单元建立了能考虑结构非线性特性的计算模型,并定量考虑了桥墩截面纵向钢筋受压屈曲对结构强度和刚度退化的影响,通过不同方向地震作用下IDA分析,探讨了高墩最大悬臂状态的抗倒塌能力。