桥墩结构形式对大跨连续刚构桥抗震性能影响分析

以大准铁路增二线某大跨度连续刚构桥为工程背景,利用Midas/Civil建立有限元模型,比较单薄壁实心墩、独柱圆形实心墩、双薄壁实心墩三种桥墩对连续刚构桥抗震性能的影响。计算结果表明:单薄壁实心墩、独柱圆形实心墩、双薄壁实心墩对应结构自振频率依次增大,单薄壁实心墩与独柱圆形实心墩以桥面振动为主,而双薄壁实心墩以桥墩弯曲为主。同时,在横桥向地震波作用下,独柱圆形实心墩桥梁墩顶位移与中跨跨中位移峰值最小,双薄壁实心墩桥梁墩底剪力峰值最小;在纵桥向地震波作用下,双薄壁实心墩桥梁墩底剪力、墩顶位移与中跨跨中位移峰值最大,独柱圆形实心墩峰值最小。     

大跨径连续刚构桥中跨合龙顶推力研究

总结大跨度连续刚构桥合龙段施工的影响因素及中跨合龙顶推力计算方法,并针对黔江某特大预应力连续刚构桥进行顶推力及顶推位移计算。采用有限元分析方法,分析中跨顶推合龙施工对该桥梁在恒载作用和10 a收缩徐变作用下的主梁跨中挠度、主梁应力、主墩的弯矩及应力状态的影响,证明顶推合龙施工的合理性及正确性。分析结果表明:顶推施工能改善桥墩长期受力状态,避免桥墩墩底出现拉应力,配合预拱度设置,能够有效解决跨中下挠的病害。最后,验证了针对本桥所计算出来的顶推力及顶推位移能满足安全施工及运营阶段的正常使用。     

高墩大跨连续刚构桥最大悬臂阶段风致响应及其对施工人员的影响

以某高墩大跨连续刚构桥为工程背景进行了空间有限元分析,采用静力分析方法,分别计算了阵风作用下最大双悬臂施工状态下高墩桥梁和跨度相近的低墩桥梁的结构内力,并探讨了其墩底内力特点;采用时域分析方法,计算了桥梁最大双悬臂施工状态下结构的抖振响应,通过进行舒适度分析,讨论了桥梁抖振响应对施工人员安全的影响。研究结果表明:高墩刚构桥墩底的横桥向弯矩由主梁上风荷载对称加载方式决定,而低墩刚构桥则由非对称方式决定;最大双悬臂状态在抖振作用下的Diekemann舒适度指标值很小,对施工人员的工作影响不大。     

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。     

铁路新型柱板式空心墩刚构桥抗风研究

黄陵-韩城-侯马铁路纵目沟特大桥主桥采用一联(78+2×136+78)m连续刚构,5号主墩高达到105 m,采用新型柱板式空心墩,本结构在国内尚属首例,而且由于高墩大跨连续刚构桥在施工阶段的抗风能力较弱,因此有必要对风致响应进行研究。通过CFD计算分析,确定了主梁及桥墩的三分力系数取值,再采用1∶75的缩尺模型风洞试验,对其抗风性能进行了研究。结果表明:新型柱板式空心墩在设计孔径最大双悬臂状态下,墩顶横桥向最大位移均方根为12.52 mm,墩顶顺桥向最大位移均方根为8.31 mm,风荷载作用下桥墩钢筋应力98 MPa。各项指标均满足规范要求。     

铁路柱板式高墩连续刚构桥施工阶段抗风性能及P-Δ效应分析

以在建黄韩侯铁路的纵目沟特大桥为工程背景,建立相应的有限元模型,重点分析铁路柱板式高墩连续刚构桥梁施工阶段的抗风性能及P-Δ效应(重力二阶效应)。结果表明,新型柱板式桥墩在施工阶段抗风性能良好,全桥应力满足规范要求,在最大悬臂阶段和全桥合龙阶段侧向位移较大。在同时考虑风荷载作用和P-Δ效应的情况下,桥墩顶部侧向位移和悬臂根部的位移、应力都有所增加。     

桩基础收缩徐变对刚构桥计算的影响

通过比较刚构桥在不考虑桩基础和考虑桩基础的收缩徐变情况下的内力和位移,阐明了桩基础的收缩徐变对刚构桥梁部的内力影响较大,而对刚构桥梁部的位移影响不大,对刚构桥桥墩的内力和位移也影响不大;分析了收缩徐变时间对刚构桥内力的影响。在此基础上,对刚构桥的设计提出了一些合理的建议。     

泥石流作用下桥墩的动力响应分析

由于部分山区桥梁跨越发育冲沟,会受到泥石流的冲击作用,基于桥梁构件能力保护原则,对泥石流作用下桥梁动力响应分析的研究就显得尤为重要。应用有限元动态接触方法对碰撞过程进行数值模拟,选取某高速公路30 m实心T墩建立三维实体有限元模型,分析其在泥石流作用下的动力响应情况。研究表明,在泥石流冲击作用下,块石与桥墩接触区及下部构件连接处应力较大,墩顶位移随上部荷载压力增大而不断减小,即设计应考虑分别提高桥墩的承载能力及其构件连接处的变形能力。     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。     

曲率半径变化对高墩大跨连续刚构桥静力性能的影响

为研究曲率半径对高墩大跨径连续刚构桥静力力学性能的影响,以某高墩大跨径预应力混凝土曲线连续刚构桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件建立直线刚构桥和不同曲率半径的曲线刚构桥有限元计算模型,分别对该桥梁施工阶段最大悬臂状态和成桥阶段进行静力力学性能分析,研究桥梁施工阶段最大悬臂状态、成桥阶段的曲率半径对连续刚构桥内力和变形的影响.计算结果表明:主梁根部的最大横向弯矩、最大扭矩,主梁的径向、扭转变形、桥墩横向弯矩、墩顶最大径向变形均随着桥梁曲率半径减小而显著增大,在施工过程中,要加强施工监控,确保桥梁施工质量和施工安全.计算结果可为曲线刚构桥的设计和施工监控提供参考.     

准朔铁路黄河特大桥拱上简支T梁支座布置研究

研究目的:准朔铁路黄河特大桥是朔州至准格尔新建铁路重要工程,大跨度上承式拱桥拱上桥墩纵向位移由桥墩和拱肋变形两部分组成,拱上简支T梁支座布置对拱肋结构的受力影响较大,因此需要通过合理的支座布置方案降低拱上高墩的纵向水平位移,降低纵向水平力对拱肋产生的不利影响。研究结论:(1)相邻桥墩纵向最大相对位移发生在交界墩与拱脚G1和G12号墩之间;(2)拱脚第一孔简支梁梁端需要采取大位移量纵向活动支座和伸缩装置,并设置纵、横向防落梁措施;(3)大跨度拱上桥墩墩顶位移对桥上无缝线路的影响较大,桥上无缝线路应采取小阻力扣件来适应桥墩变形要求。     

高墩大跨刚构桥施工稳定性分析研究

研究目的:高墩大跨度连续刚构桥悬浇施工中,最大悬臂状态下结构的稳定性至关重要。本文以牛角坪双线特大桥为工程背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对施工过程中的主墩及最大悬臂状态进行了非线性屈曲分析,研究高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性。研究结论:采用ANSYS有限元程序,建立了本桥最大悬臂状态实体单元模型,综合考虑了双重非线性的影响,研究该桥最大悬臂状态施工过程中可能出现的9种工况的施工稳定性,研究结果表明,该桥主墩纵向弯曲刚度小于横向弯曲刚度,墩相对较易发生纵向屈曲失稳,但稳定特征值大,其主墩自体稳定性及最大悬臂施工状态施工稳定性好,施工过程中结构不会发生稳定性破坏,对于工程实践具有实际指导意义。     

CRH2型动车组在大跨度连续刚构桥上的制动响应分析

为了研究大跨度连续刚构桥在CRH2型动车组制动力作用下的性能,建立了线路–桥梁有限元分析模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,计算了车体的制动力时程。利用线性插值原理,编程计算了钢轨各节点的制动力时程。将轨面各节点的制动力时程和竖向力时程施加于结构,利用Midas有限元软件进行了动力响应分析。结果表明,主梁纵向变形具有累积性;制动力和竖向力联合作用下,连续刚构桥的纵向位移普遍较小,墩底纵向弯矩也在规范静力取值范围之内,表明动车组制动情况下连续刚构桥处于安全状态。     

支座参数对韩江特大桥地震响应的影响

为了研究摩擦摆支座栓钉抗力和支座阻尼对桥梁结构地震响应的影响,以韩江特大桥主桥为研究对象,应用ANSYS建立全桥模型,采用非线性时程分析法对比分析了不同支座参数下该主桥的地震响应。研究结果表明:摩擦摆支座栓钉抗力系数较合理的取值范围为0.04~0.05,在实际应用中还应考虑栓钉抗力对正常荷载作用下桥梁结构变形等的影响;考虑支座阻尼后各桥墩的支座纵桥向最大水平位移均有一定程度减小,还会减小除11~#桥墩外其余桥墩支座纵桥向最大水平剪力;考虑支座阻尼后会增加9~#,11~#,13~#,15~#桥墩墩底纵桥向最大弯矩,而10~#,12~#,14~#桥墩墩底纵桥向最大弯矩有所减小。     

季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构地震反应分析

冻土层的存在，对桥梁结构抗震安全性的影响是一个值得重视的问题。本文利用黏-弹性边界模拟波向无穷远辐射的结构-地基土一体化计算方法，对季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构在不同地震波作用下的反应进行计算，分析冻土层的变化对桥梁结构地震反应的影响，总结在地震荷载作用下，不同场地、不同的冻土厚度、不同高度的桥墩和不同基础条件下桥墩应力分布的一般规律。分析结果表明：在Ⅱ类场地上，冻土层对桥墩地震反应的影响十分显著，不同类型冻土场地上桥墩的最大反应差值可达1倍以上；墩高在10～22m时，冻土层对桥墩地震反应的影响最为显著；不同类型的桥墩基础，对冬夏两季桥墩的地震反应的影响不大；在一般情况下，桥墩的地震反应与冻土性质、桥墩的动力特性以及地震波的性质均密切相关，按融土状态进行设计往往是不安全的，需要考虑桥墩与冻土层相互作用的影响。     

高墩大跨桥梁桥墩升温对桥上无缝线路的影响研究

高墩大跨桥梁桥墩整体在太阳辐射下升温,会使桥墩顶部产生竖向位移。对桥墩升温产生竖向位移对无缝线路的影响这一问题,使用有限元软件建立线-桥-墩一体化模型,分析高墩升温条件下桥上无缝线路的受力及变形。计算结果表明:桥墩的升温对桥墩受力影响较小,桥墩温度变化引起的线路竖向不平顺主要是长波不平顺。建议高墩大跨桥梁不考虑桥墩整体温度变化对线路受力的影响,但要对桥墩变形引起的竖向不平顺进行检算,以满足规范对桥上无缝线路验收的需要。     

高铁桥梁装配式双柱空心墩承插深度研究

高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的正确性。通过模拟桥墩在拟静力往复作用下的力学行为,得到双柱空心墩的力-位移曲线,对比承插式桥墩与现浇桥墩滞回性能的差异,结合应变渗透效应及纵筋发展长度确定了承插深度的合理取值范围,并提出最小承插深度计算公式。结果表明：承插式桥墩与现浇墩的承载力差别很小,墩高5 m和10 m时,相差最大为2.8%;承插式桥墩和现浇墩的刚度退化规律基本一致,刚度随着侧向位移的增加而降低,位移较小时刚度退化较快,位移较大时刚度退化减慢;纵筋在塑性铰区及承台顶以下应变渗透区内屈服,在此区域以下400 mm范围应变则迅速减小,应变渗透区段为承插式墩身易损部位;根据本文提出的最小承插深度计算公式得到的高铁空心墩的最小承插深度设计值为0.5D(D为墩柱外径)。为保证承插式桥墩的安全性,应采取合理构造措施确保桥墩应变渗透区段抗震性能,推荐高烈度区桥墩的承插深度大于0.5D。     

既有铁路桥墩健全度评估和试验方法研究

铁路桥梁检定部门主要依据《铁路桥梁检定规范》对铁路桥墩进行状态评估。由于桥墩在列车激励下的振幅随列车的种类、速度、轴重以及轨道不平顺状态的不同而变化,所以利用振幅指标难以定量判断桥墩的损伤。为此,通过理论分析、数值模拟计算、实验室试验和现场试验,对冲击振动试验法进行系统的研究,提出基于自振频率指标的桥墩健全度评估方法。主要研究内容如下。(1)从理论上给出推导冲击振动试验法的基本原理,编制冲击振动试验信号处理的计算机程序。(2)通过实验室试验和悬臂墩、简支梁、单墩桥梁体系、多墩多梁桥梁体系及空间桁梁模型等数…     

大跨度小半径曲线连续梁桥地震响应分析

为研究大跨度小半径曲线连续梁桥的地震响应,以现代有轨电车线路上一座(33.5+60.0+36.5)m三跨预应力混凝土曲线连续梁桥为例进行分析。采用MIDAS/Civil建立全桥有限元模型,计算不同约束条件下桥梁动力特性,并采用反应谱法对桥梁在地震作用下的位移和内力进行分析。分析结果表明:采用刚构-连续组合的曲线梁桥可以获得较好的内力响应及位移响应,有利于桥梁的抗震;对于大跨度、小曲线梁桥,位移响应最大时和内力响应最大时分别对应不同的激励角度,在考虑水平地震作用时应按不同的激励角度进行分析。对刚构-连续组合曲线梁桥采用固结刚度较大的桥墩,可以提高整个桥梁的刚度,减少整体的位移,有利于桥梁抗震。     

涂覆反射隔热涂料对高铁桥梁高墩日照温度效应的影响

以高速铁路78 m高空心圆端形桥墩为研究对象,利用ANSYS软件建立三维温度场和温度变形的分析模型,通过减小模型中桥墩表面短波辐射吸收率模拟桥墩表面涂覆反射隔热涂料的效果。计算结果表明:考虑反射隔热涂料的效果,日照辐射作用下的桥墩各处温度幅值明显降低,最大可达8.69℃。不考虑上部结构的约束,桥墩墩顶轴线处伸长最大可达到7.09 mm,而顺桥向、横桥向偏转最大可达到3.29、1.19 mm;涂刷涂料后桥墩顺、横桥向偏转位移值减小达60%以上,轴向伸长日变化值减小70%以上。考虑固定支座约束后,墩顶水平面内位移被约束在极小值,但桥墩轴向伸长不受影响,且涂刷涂层的控制效果与不考虑墩顶约束是一致的。说明在桥墩表面涂覆一层反射隔热涂料对于控制日照辐射下桥墩的温度效应的效果是显著的。