港珠澳大桥九洲航道桥辅助墩支点顶升受力分析

港珠澳大桥九洲航道桥为主跨268m双塔单索面钢-混组合梁斜拉桥,辅助墩负弯矩区主梁采用支点顶升法施工。为研究该桥辅助墩支点顶升及回落施工对结构受力的影响,采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,分析顶升施工全过程中桥塔、主梁、斜拉索的受力。结果表明:顶升施工中桥塔、主梁变形较大,顶升回落后其变形基本恢复至顶升前状态;顶升施工中塔梁固结段位置处桥塔结构应力变化显著,桥面板后叠合区域的钢梁结构应力变化较为明显;顶升后斜拉索索力出现较大幅度的降低,顶升回落后斜拉索索力基本与顶升前索力相一致;支点顶升法能够有效地改善负弯矩区桥面板的受力情况,对负弯矩区施加预应力的效果明显。     

辅助墩对高墩大跨PC斜拉桥的静力影响分析

通过分析辅助墩对重庆涪陵乌江大桥主梁应力、索塔弯矩、主梁竖向变形、拉索应力的影响,探讨了高墩大跨PC斜拉桥的受力与辅助墩的关系,研究表明在合理的位置设置辅助墩能很好地改善结构的受力和变形,并分析了设置辅助墩的最合理位置。     

坦桑尼亚基甘博尼大桥设计

坦桑尼亚基甘博尼大桥主桥为双塔单索面预应力混凝土斜拉桥,跨径布置为(40+60+200+60+40)m,主梁采用预应力混凝土单箱三室闭合截面,桥塔为单柱式空心八边形截面,塔高55m,桥塔墩为矩形空心薄壁墩,塔梁固结、塔墩分离。该桥斜拉索采用80~160股平行钢绞线,设计最大拉力13 910kN;主梁斜拉索锚固处设置施加预应力的横向肋板;索塔锚固区采用双J形环向预应力;边墩及辅助墩支座采用独特的大吨位拉压支座;边墩及辅助墩承台采用空心框架结构。采用桥梁结构设计系统SCDS2011进行结构计算分析,结果表明结构受力性能均满足规范要求。     

地震高烈度区中小跨径连续梁桥支座与桥墩组合选型研究

为了给地震高烈度区中小跨径连续梁桥的抗震设计提供设计参考,研究了桥墩与支座的不同组合形式对结构响应的影响。以某工程实例为背景,建立空间有限元分析模型,研究了桥墩与支座不同组合形式对结构自振特性的影响,在此基础上,利用弹性反应谱法、非线性时程法,对比分析了不同组合形式对结构地震响应的影响。研究结果表明,抗震设计时应控制桥墩设计刚度,矩形空心墩刚度较大,增大了支座和下部基础受力;综合考虑支座变形及抗滑性,高烈度区桥梁设计时不宜采用板式橡胶支座;采用盆式支座时,需考虑梁体与桥台的碰撞、落梁、高墩失稳等问题;采用墩顶固结时,主梁设计弯矩由地震作用下弯矩控制,增加了上部设计的复杂性;高烈度区中小跨径梁桥设计时,推荐采用圆柱墩配高阻尼橡胶支座的组合形式,该组合形式下结构抗震性能最佳。     

地震中斜拉桥支座脱空现象及控制方法研究

为了探讨地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其对结构地震响应的影响,分析支座脱空的影响因素。根据一座独塔斜拉桥建立考虑支座脱空的全桥三维非线性有限元模型,以7条实际地震动作为地震输入,采用非线性时程方法研究地震作用下斜拉桥支座脱空现象及其效应,探讨塔梁间纵向设置黏滞阻尼器和墩梁间竖向设置抗拉装置这2种方式对支座脱空的控制效果。结果表明:在纵向地震作用下,支座脱空后梁端产生了较大的竖向位移,当梁体与支座再次接触时会产生较大碰撞力;支座脱空对结构整体地震响应的影响不大,如墩底弯矩、塔柱弯矩、梁端纵向位移等受支座脱空的影响较小;竖向地震动对支座脱空影响明显,考虑竖向地震动后,在输入地震波地面加速度峰值PGA较小时可能产生支座脱空现象;对于背景工程,仅在塔梁纵向设置黏滞阻尼器不能达到支座脱空的控制目标;在墩梁竖向设置抗拉装置能满足要求,但抗拉装置的弹性刚度和拉力均较大;黏滞阻尼器和抗拉装置联合使用可以优化抗拉装置参数,满足支座脱空控制目标时对应的抗拉装置弹性刚度和拉力均大幅度减小。     

预应力连续钢梁负弯矩区受力性能分析

为研究预应力连续钢梁负弯矩区受力性能,对开口截面三跨连续钢梁进行六点加载抗弯性能试验。利用有限元软件Ansys建立试验梁非线性分析模型模拟其抗弯过程,模型计算所得梁体挠度值和应力值与试验结果吻合良好,进而对负弯矩区进行进一步受力性能及影响因素分析。结果表明:试验梁处于弹性工作状态时,负弯矩区截面变形符合平截面假定;相较于普通连续钢梁,施加预应力使支座附近截面正应力明显减小;普通连续钢梁及预应力连续钢梁支座底板先达到屈服应力,随着荷载增加,梁体因挠度过大超过限值而不能继续承受更大荷载;当预应力不超过135kN时,合理增大预应力可提高预应力连续钢梁负弯矩区抗弯承载力;随着负弯矩区支座截面处钢束上调,支座附近顶板及底板正应力减小,顶板应力变化略明显,且越靠近支座位置减小值越大,顶板受拉段长度有所减小。     

曲线斜拉桥锚固点与支座偏移设计的分块法

以结构部分与整体力学关系为基础,采用"分块法"计算曲线斜拉桥主梁锚固点和主墩支座偏移值,以使内外侧索力及主梁横梁内外侧负弯矩相等。将曲线主梁划分成若干矩形截面曲线梁,通过分块梁与整体梁段的力学关系来建立平衡方程,应用该方法推导了曲线斜拉桥主梁锚固点和主墩支座偏移值的计算公式。用有限元方法分析了2种偏移对龟韭沟大桥受力的影响,并绘制了偏移值对大桥受力的影响曲线,将曲线反应出的合理偏移值与公式计算结果进行了比较。结果表明:偏移主梁锚固点和主墩支座能较好地改善曲线斜拉桥受力,且公式计算结果与有限元分析结果吻合良好。     

地震作用下山区高低墩长联梁桥支座刚度优化研究

为了取得合理的支座剪切刚度,以提高山区高低墩长联梁桥的抗震性能,采用MIDAS Civil软件建立6×40m预应力混凝土连续T梁桥模型(不同墩高的3类桥梁),进行E1反应谱分析,研究支座刚度对墩底纵向弯矩的影响;基于可视化较好的Visual Basic编程语言和APDL参数化设计语言,编写"支座刚度优化"程序,以方便地得到合理的支座刚度。结果表明:将一联内支座与墩的组合刚度调整为一致,不能使桥墩受力均匀,甚至会造成高墩墩底弯矩增大,内力分布更加不均;通过增大高墩支座刚度,减小矮墩支座刚度,可使墩底纵向弯矩分布更加均匀,减小其弯矩峰值,同时也降低了墩底横向弯矩;"支座刚度优化"程序计算结果可靠,有利于在实际工程中通过调整支座刚度来提高桥梁抗震性能。     

曲线斜拉桥辅助墩位置影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭转作用,受力复杂,具有高度空间性。以刚果共和国布拉柴维尔主跨为285m的曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥的辅助墩位置,以探究不同辅助墩的位置对结构受力性能的影响规律,主要研究对象包括主梁弯矩、扭矩、剪力和轴力,支座反力等,研究结果表明辅助墩位置距主塔距离越大,最大双悬臂阶段主梁内力状态则更为复杂,而成桥阶段主梁内力状态更为合理。研究结果可为曲线斜拉桥的设计提供参考。     

塔梁弹性支座刚度对三跨连续悬索桥结构体系影响的研究

为研究塔梁竖向弹性支座刚度对三跨连续弹性支承钢箱梁悬索桥结构静动力特性的影响,以主跨926 m的浙江秀山大桥为依托,采用有限元通用软件midas Civil 2013建立4种方案模型,并对比4种方案结构静动力特性,提出合理的塔梁竖向弹性支座刚度控制因素。结果表明,随着塔梁弹性支座刚度增大,梁端和塔梁支座处钢箱梁转角、钢箱梁塔梁支座处和跨中位移也随之减小,但塔梁支座处钢箱梁的弯矩和应力会随之增大;成桥恒载状态下塔梁弹性支座反力也逐渐增大,其相邻的长吊索索力减小60%,但只有合适的塔梁弹性支座刚度,才可显著减小相邻长吊索的应力幅;钢箱梁底板应力和长吊索应力幅是塔梁弹性支座刚度取值的控制因素;结构基频有轻微减小,结构横向刚度有所降低。     

白河特大桥主桥抗震性能分析

以白河特大桥主桥为研究对象,采用有限单元法,对其进行抗震性能分析,以提高其抗震能力;运用有限元程序Midas/Civil,结合该桥的结构特点,建立了桥梁的空间有限元模型,对其分别进行自振特性、反应谱和地震波下的时程响应分析。计算结果表明:该桥梁整体刚度较大,整体竖向刚度相对其横向、纵向刚度弱,桥梁振动以竖向振动形式为主;24号桥墩墩底截面受力最为不利,可作为全桥抗震设计的控制截面;并建议在主梁两端支座处需采取一定挡护措施,避免主梁两端在地震中产生横向偏离支座的情况发生。     

铅芯橡胶支座在高烈度山区简支梁桥中的减隔震研究

高烈度山区简支梁桥的减隔震设计不可忽视。采用铅芯橡胶支座作为减隔震支座,主要研究了该减隔震支座对桥梁结构的周期、墩顶与主梁之间的位移差、墩底以及墩顶的剪力和弯矩的影响。得出的结论是：铅芯橡胶支座可以延长桥梁结构的周期,降低结构的刚度;同时可以大大减小桥墩墩顶、墩底的弯矩和剪力值,但墩顶与主梁的位移差会增大。     

不同墩高对钢筋混凝土桥梁抗震性能影响

采用MIDAS/Civil软件建立了云南湃街渡大桥的桥梁结构力学模型。对模型的自振特性和动力时程分析进行了研究,分析了不同墩高下桥梁结构振型特征和弹性时程分析,获得了刚构桥下不同桥墩高度的抗震性作用。研究结果表明:墩高越高,则桥梁刚度下降,整体结构越柔软。在前十阶振型中,3个模型均以横弯为主,桥墩较高时易形成平面外弯曲变形;桥墩较低时更多的是表现出横弯和竖弯墩高的整体性改变,且Y方向最易出现失稳;顺桥向和竖向激励下,主梁弯矩随墩高的变化影响较小,而横向激励对主梁弯矩造成很大影响,墩高相同时,由于桥梁横向刚度小于纵向和竖向,因而受横向地震响应较大,是重点考虑区,而竖向地震激励作用更易增加结构的竖向位移和主梁的内力作用;桥梁地震内力最大值通常出现在墩底处,主梁内力最大值出现在中跨跨中或主梁根部。     

武汉二七长江大桥结构体系方案研究

为优化三塔结合梁斜拉桥的受力和变形状态,以武汉二七长江大桥主桥设计为依托,采用有限元软件SCDS,从拉索布置、塔梁支承方式、桥塔刚度、主梁形式的选择及混合梁结合面位置的确定5个方面对该桥结构方案进行研究、比选.研究结果表明:加大中塔刚度是改善结构整体刚度的理想方式;中塔塔、梁固结,边塔竖向支承体系优于其他塔、梁支承体系;在边塔竖向支承的前提下,中塔与梁部铰接比完全固结优越;桥塔处主梁竖向采用支座支承的方式较优;混合梁结合面应选择在该截面弯矩影响线与基线围成的面积尽可能小的地方.     

T梁连续刚构桥梁墩梁固结节点模型有限元分析

对T梁与墩固结的连续刚构桥来说,其墩顶固结的节点是关键的传力部件,基于一座7×30 m预应力连续刚构T梁高墩桥,建立墩梁固结节点的ANSYS有限元模型,计算和分析了其在第一工况最大弯矩和第二工况最小弯矩边界荷载下的应力分布、应力传递规律及应力集中现象等情况.分析表明:两种工况作用下,横桥向和竖桥向的拉压应力均不大,全桥整体刚度分配均匀,整体受力性能良好,T梁、墩梁固结区及盖梁受力处于正常的状态,设计是合理可行的,但在墩梁固结处局部位置存在应力集中现象,应引起设计方注意.     

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明：非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。     

嘉绍大桥多塔斜拉桥创新结构体系设计

嘉绍大桥主航道桥采用分幅四索面六塔钢箱梁斜拉桥方案,桥跨布置为70m+200m+5×428m+200m+70m=2680m,按双向八车道高速公路标准设计,是目前世界上规模最大的多塔斜拉桥.如何提高整体竖向刚度和满足索塔受力要求是结构设计的关键.通过在索塔设置X托架、索塔两侧主梁设置双支座,提高了多塔斜拉桥主梁竖向刚度及改善了索塔受力.通过在主梁设置刚性铰构造,解决了长主梁温度变形引起的索塔受力问题.     

连续曲线双重组合梁桥的畸变性能分析

连续曲线组合梁桥在竖向荷载作用下会产生弯扭耦合效应,并且其负弯矩区的钢底板也存在受压失稳问题。为改善负弯矩区的钢底板受力情况,提出连续曲线梁桥负弯矩区双重组合的结构形式,即由混凝土桥面板、槽形钢梁及底部混凝土板通过连接件相结合,形成共同受力的截面结构形式。在负弯矩区域采用双重组合结构形式,不仅可以提高钢底板的受压稳定性能,亦能增强截面的抗弯和抗扭刚度。为探讨该结构的受力性能,本文通过有限元数值模拟方法,对负弯矩区双重组合结构混凝土底板的长度和厚度2个变量进行参数分析,研究偏载作用下,连续曲线双重组合梁桥截面的纵向畸变应力和畸变角变化情况,为提出双重组合曲线梁桥的混凝土底板设计提供参考。     

PC斜拉桥辅助墩拉压支座病害分析

为改善PC斜拉桥静动力性能，通常在边跨设置辅助墩与拉压支座来增强背索对桥塔的水平约束作用。因此，拉压支座的失效将引起斜拉桥传力路径的显著改变，造成严重的安全风险。以某高低塔PC斜拉桥为例，采用大桥的监测数据与有限元模型对拉压支座螺栓断裂这一典型病害进行探究，并提出相应的应急处置与永久加固措施。研究成果可为斜拉桥拉压支座的病害处置提供参考。     

刚果(布)滨河大道斜拉桥主桥设计

刚果(布)滨河大道主桥采用(49+81+285+81+49)m双塔双索面混凝土斜拉桥,综合效益优于连续刚构桥和钢管拱桥方案。主桥结构采用半漂浮支撑体系,横向设置抗风支座,纵向设置支座挡块。主梁采用现浇预应力混凝土Π形双边主梁,中心梁高2.3m,宽22.0m,辅助墩处布置压重。采用钻石形索塔,拉索锚固采用钢锚箱方案。斜拉索采用高强钢绞线,梁段张拉,外表面设置螺纹和安装阻尼器以防止风雨振和涡激振动。主梁标准段采用挂篮现浇施工,综合运用温度和顶推手段进行合龙位移控制。从施工方案、结构体系和索力控制3个方面降低和控制了平曲线弯曲段对桥梁的不利影响。