既有线间小截面桥墩施工及加固技术

为解决既有线间小截面桥墩施工困难和拖拉施工中水平力过大、抗推刚度小、材料运输困难和加固场地有限等难题，结合北京黄村站人行跨线通廊拖拉法施工项目中LD墩所采取的施工方法和利用格构柱加固的方式展开研究。阐述了桥墩和格构柱的施工技术，并通过对比原桥墩、假设桥墩与上部结构摩擦系数为0.1、0.15和0.2的加固后桥墩和格构柱的应力和墩顶水平位移来反映加固措施的有效性。实践和分析结果表明：采用过轨泵送混凝土的施工方法大幅缩短了工期，保证了桥墩质量；利用格构柱加固后，小截面桥墩在施工过程中全截面受压，保证了结构安全；且加固后桥墩在摩擦系数不断增大的情况下桥墩应力基本保存不变，增大的水平力主要由加固支架来承担。最后针对顶推法施工中桥墩的设计提出一些思考，可在后续施工中提高经济效益和缩短工期等。     

高墩连续刚构桥地震响应影响因素分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,对桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素分析,同时也对典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:在桥墩高度为60~100 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减。桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1和97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥分析,双肢薄壁墩间距为8 m时,梁体位移与桥墩墩顶内力均达到最小,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

日温下高铁桥墩位移与钢轨变形的映射关系

研究目的:日照温度作用下,桥梁墩身向阳和背阳侧产生温差,从而导致墩顶发生横向位移,进而引起梁体、轨道横向偏移,最终使桥上钢轨产生横向不平顺。为指导桥墩设计和轨道养护维修,本文以高速铁路双块式无砟轨道-简支梁桥为研究对象,采用单位载荷法,分析墩顶横向位移与温差、墩高、墩宽的关系;基于线-桥-墩相互作用原理,推导墩顶横向位移与钢轨变形的映射关系,并提出相应的解析表达式。研究结论:(1)日照温度作用下桥墩墩顶位移与截面方向温差和墩身高度平方成正比,与其截面横向宽度成反比;(2)钢轨随桥墩墩顶横向移动产生的变形与其横向位移成正比,并与扣件间距、钢轨横向抗弯刚度等参数有关;(3)基于墩顶横向位移和钢轨变形之间映射关系的解析表达式,可以根据墩高、墩宽、桥墩温度差等参数,十分方便地得到钢轨横向变形曲线,对于指导桥墩设计和轨道养护维修具有参考价值;(4)本研究成果对于研究桥上其他单元式无砟轨道桥墩横向位移与钢轨变形的映射关系具有参考价值。     

京新高速上地斜拉桥抗震设计分析

以京新高速公路工程上地铁路分离式立交斜拉桥为对象,分别考虑活动盆式支座的影响,对全桥结构的抗震性能进行了计算分析研究。采用MIDAS建立了斜拉桥的动力有限元模型,考虑E1和E2两种地震动水平的作用,采用反应谱法对斜拉桥的自振特性和抗震性能做了数值分析。研究表明,考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力减小,支座的水平力减小,而桥墩墩底处的内力增大,全桥纵向位移小;不考虑活动盆式支座的影响,主塔根部截面的内力增大,支座固定方向水平力增大可能导致剪坏,桥墩墩底内力减小但全桥纵向位移增大,需要采取减隔震措施来减小纵向位移。     

基于抗震设计的新型高墩构造比选——以黄韩侯铁路纵目沟特大桥105m高主墩为例

黄韩侯铁路纵目沟特大桥主桥位于湿陷性黄土沟壑区,5号主墩墩高105 m,为保证结构设计安全、提高抗震性能、减小基础设计难度,采用新型柱板式空心墩。该墩型需进行概念设计、构造和刚度比选,总体上把握桥墩性能。采用Midas/Civil软件,对墩柱截面形式采用圆形、正八边形、正四边形进行同精度比选,对墩柱内切圆半径进行比选,对墩身外轮廓线形进行比选。计算结果显示:结构一阶纵向周期均接近2.1 s,一阶横向周期略大于1.8 s。比选结果表明:主墩采用3道横梁,墩柱采用正四边形截面形式,满足行车要求、施工最便捷、质量最易保证;距离墩顶30 m高度范围采用等截面直线段设计,以下75 m采用1.6次抛物线设计,能有效节省工期和施工模板。该新型桥墩的成功实施,填补了我国铁路格构式桥墩设计的空白,为高烈度地震区高墩大跨桥梁设计起到很好的借鉴作用。     

多塔矮塔斜拉桥合龙顶推力多目标优化研究

刚构体系多塔矮塔斜拉桥可通过在主梁合龙前施加顶推力使桥墩向边跨侧预偏,以减小主梁收缩徐变对桥墩受力的影响。将成桥状态下的桥墩应力作为目标函数,设置约束方程控制合龙施工时的桥墩应力,利用多目标线性规划方法确定合龙顶推力。计算结果表明,采用迭代计算可考虑顶推力对混凝土收缩徐变的影响,得到的合龙顶推力可使运营阶段桥墩截面拉应力最小;合龙顶推力将改变结构的应力状态,其对主梁应力状态的影响很小,但对桥墩的应力状态改变较大,由此而产生的徐变效应不能忽略;墩底约束刚度对最优顶推力的确定有一定影响,在实际顶推合龙前应进行试顶推以修正模型的墩底约束刚度。     

基于联动迭代及Heaviside函数的铁路桥墩刚度和位移计算方法

为提高铁路简支梁桥墩刚度及墩顶位移计算的准确度及通用性，克服桥墩及桩基设计中无法实时考虑桩-土耦合作用对刚度的影响，提出一种基于联动迭代及利用Heaviside函数的铁路桥墩刚度及位移计算的广义柔度矩阵法。该算法通过将桩基计算“m”法相关参数代入广义柔度矩阵，实现瞬态反馈桩长及地质变化对桥墩刚度的影响；基于力学等效原则推导集中荷载与分布荷载的等效节点力表达式，并通过将各荷载工况边界条件与Heaviside函数等效置换，得到桥墩单元作用任意形式集中荷载或分布荷载的等效节点力通用完备解；将该算法编入设计程序，实现铁路桥梁桩长、刚度、墩顶位移等参数的精准耦合计算。以变截面圆端形空心桥墩共同作用制动力、纵向风力及土压力为算例，计算结果表明，该算法与3种有限元软件计算的墩顶位移最大误差均在0.600%以内，计算精度高。     

钢筋混凝土圆形空心高墩地震易损性分析

研究目的:截面形式对桥墩的力学性能有很大影响,中空截面的混凝土铁路桥梁的高墩有明显的优越性,然而目前对圆形中空高墩的抗震性能研究有侍进一步深入。本文以圆形空心高墩控制截面的材料发生损伤时所对应的截面曲率为损伤指标,采用增量动力分析方法,研究了圆形空心高墩的抗震性能。研究结论:分析结果表明:(1)圆形空心高墩在地震作用下,墩底、墩身中部、墩顶都是容易发生损伤的部位,但墩底比墩身中部和墩顶发生损伤的概率更大;(2)圆形空心高墩各个截面发生完全损伤的概率较小,说明圆形空心高墩的抗震性能优异;(3)圆形空心高墩地震易损性分析可为实际工程中高墩铁路桥梁的抗震性能研究提供理论依据。     

墩顶转体法施工的大跨度曲线钢桁梁桥总体设计及创新——以国道109新线高速公路安家庄特大桥主桥设计为例

国道109新线高速公路安家庄特大桥为全线的控制性工程,左右幅主桥分别位于半径1 600 m和1 500 m的圆曲线上,依次跨越丰沙铁路、永定河和现状109国道,桥梁施工安全、河道防洪和环保要求均较高。为解决上跨铁路需采用转体法施工以及桥墩阻水比偏高的问题,创新提出了大跨度曲线钢桁梁桥墩顶转体法施工以及大直径厚壁钢管混凝土桥墩的设计方案,左右幅主桥分别采用(248.95+248.95) m钢桁斜拉桥和(171.95+171+75.25) m连续钢桁梁,转体长度分别为(248+248) m和(171+171) m,水中墩采用钢管混凝土桥墩。结合桥位处相关工程建设条件,对桥梁孔跨布置、桥式方案、水中墩结构的选择依据进行分析,简要介绍主桥上部结构、下部结构及基础、转体系统等主要设计内容。该桥突破钢桁梁不宜采用墩顶转体施工的技术瓶颈,扩大了连续钢桁梁桥和墩顶转体技术的使用范围;采用大直径厚壁钢管混凝土桥墩,有效降低了墩柱截面尺寸,拓宽了钢管混凝土结构的应用范围;大跨度曲线钢桁梁构造及受力特性较为复杂,采用BIM正向设计技术,实现了复杂结构信息和设计意图的精准表达,提高了设计效率。     

灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩CFRP-外置耗能钢筋组合加固效果研究

灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩是目前中、低烈度区装配式桥梁常用的下部构件形式,现阶段该型装配式桥墩的抗震加固方法欠缺。以灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩为研究对象,设计制作了其1/6的缩尺模型,并基于其震损特点提出了一种采用CFRP-外置耗能钢筋的组合加固方式,开展了相同激励条件下加固前后桥墩试件的振动台试验。结果表明,墩身开裂、混凝土剥落、压碎以及墩底接缝开合等是灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的主要震损模式;采用组合加固有效增加了震后装配式桥墩试件的刚度,减少了试件墩顶的水平位移,提高了加固试件的延性及耗能能力。     

近海环境下耐久性损伤刚构桥墩时变抗震性能分析

基于OpenSees平台,以全寿命周期内某近海刚构桥桥墩为例,考虑刚构桥墩墩顶约束条件,进行非线性时程分析,通过截面弯矩—曲率曲线分析氯离子侵蚀对桥墩抗震性能的影响。随着服役期延长桥墩耐久性损伤程度增大,材料力学性能不断退化,当服役期达到67a时,保护层开裂;桥墩中仅箍筋发生锈蚀时,氯离子侵蚀对桥墩承载力和延性影响较小;当纵筋发生锈蚀后,墩顶最大位移随服役期的延长而增大,抗震性能明显降低。本文研究成果可为桥梁全寿命周期内抗震性能设计提供技术参考。     

铁路桥梁梁墩体系墩顶横向振幅的参数影响分析

文章根据收集到的1000多个我国铁路桥梁桥墩横向振动的试验资料,从桥墩类型、上部结构类型和墩高等方面对我国目前铁路桥墩进行了分类统计。从墩高、自振频率、车速和墩顶横向刚度四个单一参数和相关综合参数两个角度对墩顶横向最大振幅进行了规律分析,提出了综合指标的新概念,以方便进一步对桥墩横向振动规律的研究。     

津滨轻轨桥梁下部结构设计

对于城市轨道交通中的桥梁下部结构 ,在满足其强度、刚度的基础上 ,应尽量采用较小尺寸 ,特别是桥墩外形要轻巧美观 ,满足景观要求。但由于采用了无缝线路而产生了较大的纵向水平力 ,这就会使截面加大。如何合理地选用墩型及其尺寸是很重要的     

铁路纵向Y型桥墩设计关键技术研究

为解决某高速铁路联络线桥梁孔跨调整的问题,设计采用纵向Y型桥墩,避免了重要管线迁改。通过查阅文献,采用杆系单元和实体单元的数值模拟方法,分析了纵向Y型桥墩的受力特点,包括纵向线刚度、立柱疲劳应力、墩顶受拉区应力以及对两侧简支梁挠度的影响等。研究表明:通过增加桩基的纵向间距来提高基础的抗弯刚度是提高桥墩纵向线刚度的主要措施,亦能保证两边简支梁的竖向静活载挠度满足规范要求; Y型墩的内侧倒角部位为主要的应力集中区,应从外形和钢筋布置两方面来保证应力的合理过渡。     

复杂条件下顶推小半径连续弯梁设计研究

研究目的:小半径连续弯梁位于变曲率平曲线上,同时纵断面位于竖曲线范围,采用顶推法施工,结构受力复杂,设计施工难度大。本文以朔山铁路32 m+48 m+32 m预应力混凝土连续梁为背景,对采用顶推法施工的弯梁结构受力分析、平竖曲线顶推构造处理措施、桥墩结构尺寸及检算等关键设计问题进行深入研究,以保证顶推施工的可行性和安全性。研究结论:(1)小半径曲线预应力混凝土连续梁采用顶推法施工,应建立空间模型进行结构受力分析,顶推施工过程中应考虑牵引力、导向力、纠偏力引起的主梁水平横向弯矩;(2)顶推梁宜位于平坡或同一坡度上,当主梁位于竖曲线上时,应结合具体情况选择处理方案,对于矢高较小的情况,建议竖向曲梁直做;(3)变曲率小半径曲梁顶推过程中,应根据各控制施工阶段确定主梁在各墩顶的横向偏移值,以确定墩顶滑道及桥墩结构尺寸;(4)弯梁顶推施工过程中,桥墩承受较大的纵横向水平力及弯矩,应对桥墩的强度、刚度进行检算,铁路桥一般采用结构尺寸较大的实体墩,具有足够的抗推刚度,不会发生公路桥柔性墩顶推梁时的爬行状况;(5)本研究成果对今后复杂条件下顶推桥梁设计具有一定的指导意义。     

U形深谷高桥墩及基础设计的探讨

结合包西铁路通道黑龙沟大桥设计,从墩顶纵向水平刚度限值、空心高墩设计、陡坡上桥墩基础设计、主墩桩基直径选择等方面探讨U形深谷高桥墩及基础设计方法,并给出相应参数。     

桥墩墩顶横向水平位移限值的研究

结合现行桥梁设计规范的修订工作,对桥墩墩顶横向水平位移的限值进行研究。首先对国内外关于墩顶横向位移的限值进行比较,然后从既有线选择了3种代表情况计算其墩顶位移值来进行统计分析,从而提供确定合理限值的依据,最后提出结论性意见。     

苏州轨道交通2号线高架区间桥梁特点

介绍苏州轨道交通2号线高架区间桥梁的结构形式选择、设计原则、设计标准,阐述标准段简支梁、跨河跨路段连续梁、下部结构桥墩、栏板等的设计,对桥梁上下部结构的选型特点、桥墩墩顶纵向水平线刚度取值问题进行研究。结果表明,桥墩墩顶纵向水平线刚度可根据当地气温和车辆情况对规范限值作适当降低。     

基于BIM(建筑信息模型)技术的桥墩模块化设计软件

基于BIM(建筑信息模型)技术的桥墩模块化设计软件将桥墩划分为垫石、顶帽、托盘、墩身和墩脚等参数化节段,利用精确数值积分方法,可实现桥墩全参数化、模块式BIM建模及设计检算。该软件提供统一、灵活、简洁、可视化的设计输入及数据组织方式,适用于任意截面形状、截面间多曲线变化的桥墩设计;同时,利用BIM技术整合了桥墩设计、绘图和工程量计算的全过程,不仅提高了计算精度,而且快捷灵活;可纳入全桥模型,为桥墩的施工和运营维护管理提供服务。     

桩基桥墩自振频率的近似计算

＜＜铁路桥梁检定规范＞＞中规定的桥墩自振频率计算方法，其适用范围不包括桩基式桥墩。桩基桥墩的振型形式是墩基产生一定位移，墩顶为一自由端的悬臂结构。它与扩大基础桥墩的基底嵌固的情况有所不同。