整体式无缝桥梁的研究与应用

整体式无缝桥梁为彻底解决中小桥梁伸缩装置问题提供了可能，本文首先简要综述了国外有关的信息，重点介绍了一座整体式桥台桥－长沙市城南路高架桥的设计，研究，试验及使用情况，最后阐述了对可能出现的反射裂缝的防治，以待进一步深入研究并推广应用。     

整体式桥梁的设计理念和实践关键问题

分析了整体式桥梁的结构特点和技术优势,指出其构造的型式主要体现在桥台设计承载型式上。归纳了整体式桥梁的设计理念和要点,与普通桥梁的区别主要体现在桥台、桩柱、引道板的设计上面,并分析了设计注意要点。最后,讨论了整体式桥梁的应用实践问题,重点对其桥梁跨长、应用型式如弯桥和斜桥、基础条件等方面的应用范围进行了分析。相关总结和经验可为整体式桥梁的设计实践提供参考。     

整体式桥梁结构特征分析

简要介绍了整体式桥梁的结构特征及主要部位的细部构造,以及修建整体式桥梁需要注意的条件。     

例谈整体式桥盖梁施工工程的设计

公路整体式桥梁施工设计难度相对较大,但安全性、稳定性与服务性能理想,近几年逐渐在我国公路桥梁建设中推广开来,结合贵州省某公路整体式桥盖梁施工实例,就整体式桥盖梁施工设计提出了一些思路和方法。     

设端挡墙半整体式无伸缩缝桥梁的设计与应用

对于中小跨径的桥梁,采用设端挡墙半整体式无伸缩缝桥梁,梁体的变形靠桥台及台后的特殊装置予以吸收,可以解决伸缩缝装置带来的许多问题.简要回顾了无伸缩缝桥梁的发展概况和研究现状,介绍了我国第一座设端挡墙半整体式无伸缩缝桥梁的设计、运营情况.     

整体式无缝桥梁桥台的概念设计

简要的介绍了整体式无缝桥梁的基本概念、主要形式。结合其构造特点简要分析了整体式桥梁桥台的构造和台后土压力的作用特性，重点就桥台自身结构的改进与台后优化设计进行该类桥梁结构的设计研究，并提出了相应的设计和施工技术要求。     

整体式无缝桥梁桥台的概念设计

简要的介绍了整体式无缝桥梁的基本概念、主要形式.结合其构造特点简要分析了整体式桥梁桥台的构造和台后土压力的作用特性,重点就桥台自身结构的改进与台后优化设计进行该类桥梁结构的设计研究,并提出了相应的设计和施工技术要求.     

整体式桥台桥梁设计要点探讨

分析了整体式桥梁在设计时需要考虑的结构与土体相互作用、结构产生的次应力、台后填土抵抗作用等显著特点,探讨了黑龙江富裕整体式桥台桥梁的结构设计和细部构造的特殊性设计,并对该桥的计算要点进行了简要分析,对该类型的桥梁设计给出了实际可行的建议。     

升温荷载作用下整体式桥梁台后土压力计算方法研究

以黑龙江富裕县整体式桥梁为工程背景,进行整体式桥梁台后填土的物理力学性能和土压力监测试验,建立三维有限元模型,采用非线性p-y曲线法计算分析整体式桥梁桥台在升温荷载作用下与土体相互作用,并将几种经典理论的计算值与实测值对比分析,研究了整体式桥梁在升温荷载作用下台后土压力的简化计算方法。研究结果表明:升温时,整体式桥梁台后土压力沿台高呈非线性分布,采用非线性p-y曲线法计算台后土压力分布规律与实测土压力的分布规律一致;基于K(土压力系数)与Δ(台顶位移)/H(桥台高度)关系计算的台后土压力合力与实测值的比值介于0.944~1.003之间,精度可满足工程要求。     

整体式无缝桥梁徐变效应应力折减系数的计算方法

整体式无缝桥梁的特殊结构决定了其受力的复杂性,由温度、收缩、徐变引起的应力重分布很难确定,为探究混凝土温度、收缩、徐变对整体式无缝桥梁应力的综合影响,基于线性叠加原理,在考虑徐变对温度、收缩应力的影响情况下,通过Matlab软件进行编程计算,求得了徐变效应作用下结构的温度、收缩应力折减系数,定量地描述了徐变对温度、收缩应力的影响,给徐变影响效应的理论研究提供了新的思路,具有一定的工程实用价值,有助于整体式无缝桥梁在我国的推广。     

无伸缩缝桥梁研究综述

综述了无伸缩缝桥梁(简称“无缝桥”)技术发展，介绍了无缝桥优点、应用和研究热点，分析了无缝桥纵桥向受力特点、桩-土相互作用、台后土压力与抗震性能，指出了新技术研发与应用的现状与发展方向。分析结果表明:无缝桥技术受到许多国家的重视，已开展了大量的实桥监测和其他研究；在纵桥向受力方面，温度变形是其主因，现有规范中所给出的平均温差与实桥监测结果相差较大，应研究精度更高的计算方法；桩-土相互作用是整体桥受力的特点与研究的难点，在计算土抗力时，m法应限于小位移的无缝桥，位移较大时宜采用p-y曲线法；桥台桩基受力复杂，H型钢桩存在屈服、疲劳、屈曲的破坏可能，混凝土桩则易出现开裂病害；无缝桥温升时台后土压力增大，是研究的热点与难点，它随水平变形量和往复变形次数增大而增大的机理、量值和分布未达成共识，有待今后深入、系统的研究；纵桥向受力分析应建立全桥有限元模型，考虑结构-土相互作用和节点非线性性能；钢主梁受压稳定性和混凝土主梁抗裂性能是研究与设计的关键；引板是无缝桥的病害易发构件，面板式引板应减小板底摩阻力，避免开裂和末端沉降，而斜埋入式引板应控制其末端之上接线路面的隆起和下陷；许多无缝桥新技术已被提出并得到应用，今后还需深入研究，如:新材料与新构造在无缝桥各组成部分、台背、桩基与引板中的应用等；无缝桥具有较强的结构强健性、抗倒塌和防落梁能力，抗震研究已取得可喜的进展，但许多国家尚未形成相关的设计规定，应继续研究，为将来的应用和规范制订提供科学依据。      

半整体式桥台无伸缩缝桥静力分析

为了克服桥梁伸缩缝病害,考虑了桥梁上部结构、下部结构和基地土的共同作用,建立了半整体式桥台无伸缩缝桥的静力计算模型。以一座长100 m PC连续箱梁桥为例,对该桥在重力、车辆和季节性温度变化荷载作用下进行了弹性大变形分析,对相应的有伸缩缝桥和整体式桥台无伸缩缝桥分析结果进行了对比。结果表明:半整体式桥台无伸缩缝桥主梁的弯矩、剪力、挠度和下部结构的轴力与有伸缩缝桥接近,但主梁中出现了轴力,下部结构弯矩和剪力较有伸缩缝桥大,说明半整体式桥台无伸缩缝桥消除了伸缩缝的病害,结构整体刚度大,是一种有应用推广价值的桥型。     

整体式桥台和无伸缩缝桥梁设计与应用研究

回顾了国内外无伸缩装置桥梁的发展情况，介绍了无伸缩装置桥梁的结构特点，并对无伸缩装置桥梁的设计情况做了一些简单的探讨。     

陕西地区混凝土无伸缩缝桥梁的温度作用及其区划

为研究混凝土无缝桥温度作用取值的地域差异性，对一整体式无缝桥开展了长期温度测试，基于实测数据验证有限元温度场模拟方法的准确性；调研陕西省及周边省份46个国家基准气象站1993~2015年气象数据，对其中缺失太阳辐射数据的站点进行了补充，并将气象站日值数据分解为逐时数据用于温度场分析；利用气象数据进行了23年长期温度场模拟，并基于新西兰规范温度梯度模式，进一步通过广义帕累托模型计算了有效温度和温度梯度作用具有50年重现期的代表值；采用空间插值方法绘制了温度作用等值线地图，并对等值线地图进行简化得到了温度作用分区地图；考虑不同梁高和铺装厚度参数对温度作用模式进行了修正，并最后给出一个分区地图的应用案例，计算了陕西各分区内整体桥的跨径总长限值。研究结果表明:陕西地区有效温度分区地图分布趋势与《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)基本吻合，但关中和陕南部分地区取值较规范更为不利，而对于温度梯度顶部温差，陕北和陕南的大部分地区均超过规范统一取值14 ℃；在梁高小于1.4 m时，不存在新西兰规范温度梯度模式中的等温段，修正后的温度梯度模式能准确反映不同梁高下的温度分布规律；沥青铺装厚度仅对顶部温差影响较大，不同铺装厚度情况下的顶部温差可按线性插值进行修正；整体桥主梁纵向变形量随桥长线性增长，可在自由伸缩变形的基础上通过过引入纵向伸缩量折减系数进行简化计算；桥长可通过考虑升温时的桥台弯曲破坏和降温时的桩低周疲劳破坏进行控制，根据实际合龙温度计算；在提出的3种温度分区中，最优合龙温度下的理论桥长最大值分别为290、240和220 m。      

无缝化改造的空心板桥受力性能

对某多跨空心板桥进行了无缝化改造, 简支板改为双排支座连续板, 桥台改为延伸桥面板桥台, 取消了全桥的伸缩装置; 测试了实桥静动载, 研究了无缝化改造后的多跨空心板桥受力性能; 应用有限元模型, 计算了结构受力、承载力、引板受力及单、双排支座对结构力学性能的影响。测试结果表明: 无缝化改造后的桥梁实测基频为8.60Hz, 高于改造前的5.37Hz, 4种车速下实测冲击系数最大值为1.11, 小于《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2004) 的计算值1.36, 应变与挠度校验系数均小于0.95, 因此, 无缝化改造提高了全桥整体性能, 改善了行车条件。有限元分析结果表明: 无缝化改造后桥梁基频的计算值为8.48Hz, 实测基频与计算基频比值为1.01, 因此, 改造后桥梁功能状况良好; 跨中截面的正弯矩明显降低, 第2跨跨中降幅最大, 达15.6%, 但内支座处出现了负弯矩, 同时剪力增大, 最大增幅为18.2%;跨中挠度明显降低, 以第2、3跨降幅最大, 达35.5%, 桥梁整体刚度明显提高; 最大裂缝宽度计算值为0.15mm, 小于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) (简称《桥规》) 规定的0.20mm, 承载力、挠度和裂缝宽度验算均满足《桥规》要求; 支座排数对上部结构的受力影响较小, 采用双排支座是可行的; 引板与地基的摩擦因数对引板和铺装层轴向力影响较大, 对弯矩影响较小; 引板和铺装层最大拉应力分别为0.87、1.25MPa, 满足设计强度要求。      

考虑SSI的整体式钢桥抗震性能参数分析

利用SAP2000建立了某整体式钢桥的三维有限元模型, 采用非线性弹簧单元和阻尼单元模拟地震作用下桥台-土和桩-土之间的相互作用, 分析了桥梁的模态、非线性时程与相应的参数, 研究了考虑土-结构非线性相互作用的整体式钢桥动力特性和抗震性能, 以及整体式桥台系统的主要设计参数对此类桥梁动力特性和抗震性能的影响。研究结果表明: 压实台后填土、增加桥台高厚比、增加桩周土刚度将使桥梁结构纵向主频增加约6.5%~16.0%, 而H型钢桩的朝向影响仅为1.6%左右; 结构地震响应随着桥台高厚比增加而明显降低, 桥台高厚比为1.44时, 桩顶截面处于塑性阶段, 而高厚比增大到3.15和3.85后, 桩保持弹性状态; 随着台后土密实度的减小, 结构的地震响应明显增大, 增幅大都在40%以上; 桩的朝向由绕强轴弯曲调整为绕弱轴弯曲时, 桩的最大弯矩减小, 但弯曲应力增大, 材料由弹性进入塑性阶段; 随着桩周土刚度增大, 桥梁位移响应明显减小, 桩顶、台顶最大位移及墩底弯矩减小50%左右, 但是桩顶弯矩增大40%以上, 桩的朝向对此几乎无影响; 在满足设计要求及合理范围内, 建议采用高厚比较大与柔性较高的桥台, 并压实台后填土以减小整体桥结构的地震响应, 桥台基础采用H型钢桩时, 建议将其朝向调整为绕强轴弯曲以减小桩、桥台和墩柱的最大弯曲应力与位移。      

钢管混凝土拱桥拱台设计浅析

本文以某钢管混凝土拱桥的拱台为背景,介绍拱台基底承载力和偏心距验算、稳定性验算的基本方法。拱桥由于拱台存在水平力作用,使得拱桥基础的稳定性验算成为基础设计中的重要环节,本桥在设计时出现拱台抗滑动稳定性不满足规范要求,通过在拱台台底设置突榫,利用突榫前在基底压力作用下土体水平方向的承载力,提高拱台的抗滑动性能,通过有限元仿真分析,使设计方法得到有效验证,并提出了相应的构造措施,确保桥梁的使用安全。     

南宁市环相思湖水系一期桥梁方案设计

工程为环相思湖水系的一期工程的10座桥梁,分布在3.6 km长的连通运河上。为打造南宁市"水城"绿城"的名片,面对这样一个桥梁群体设计的时候,首先从整体景观角度进行宏观把握,确定一个总体设计原则和桥梁群整体方案;然后通过对运河各个区段的分析,结合地形地貌和不同功能需求,因地制宜的进行桥梁设计;同时,在设计中充分挖掘广西的人文精神和相思湖区域的文化特点。最终的桥梁方案,在满足结构安全、经济合理的前提下,新颖美观,体现了广西南宁市的别样风貌。     

整体桥台的构造和对温度位移的反应

整体桥台是把上部构造、桥台和桩基全部浇筑在一起的一种桥台构造,其桩基为H型钢桩,具有较大的柔性,可以随桥台一起变形。整体桥台取消了伸缩装置和桥台支座。这种“桥台-桩”的受力体系,既能有效地抵抗土压力,又能包容桥梁因温度等因素而产生的位移,在中小型跨径桥梁中是一种极具竞争力的桥型。     

Occasional Forces and Displacements of Longitudinally Coupled Ballastless Jointless Turnout on Bridges

For the longitudinally coupled ballastless turnout on Leida bridge on Wuhan-Guangzhou passenger dedicated line (PDL) in China, a turnout (cross over)-track slab-bridge deck-pier integrated finite element model was established, in which two No.18 jointless turnouts with movable frogs in form of crossover, longitudinally coupled ballastless track, bridges and piers were regarded as one system. Based on this model, the additional forces and displacement regularities of turnouts, track slab, bridges and piers u...