某长江公路大桥防船撞设施研究

以某长江公路大桥为研究对象,通过规范和Midas /Civil软件计算出船舶撞击力和桥墩防撞能力,得出了中高洪水位期大桥自身抗撞能力不足的结论。为此,根据桥墩结构的特点和防撞需求,设计了一种自浮式钢覆复合材料防撞设施,并采用LS-DYNA有限元分析软件建立船-桥碰撞模型进行不同工况的模拟。研究结果表明,该防船撞装置能够有效减少桥墩所受的船舶撞击力并延迟撞击时间,船舶撞击力峰值降低幅度可达30%～39%,具有很好的防撞消能效果。     

红海大桥船舶撞击力选用

采用目前应用比较广泛的几种船舶撞击力计算方法对红海大桥桥墩船舶撞击力进行计算,并与现行公路规范规定的内河船舶撞击力进行比较,提出现行公路规范规定的内河船舶撞击力偏小,安全度低,考虑到近年来部分撞桥事故计算分析情况,为保障桥梁的安全运行,建议采用修正的沃辛公式所计算的驳船撞击力作为船舶撞击力的设计值较为合适。     

考虑桩土作用的船桥碰撞动力性能及影响因素分析

为了解桩土作用下船桥碰撞时桥墩的受力特性及影响因素,以南京长江三桥北主墩为背景,选取3类共5种桩土模型,采用ANSYS软件建立船桥有限元模型进行碰撞分析。研究不同桩土模型下的船桥碰撞动力性能差异、船舶航速和质量对桥墩船撞动力性能的影响,并比较采用相关经验公式和各国桥梁设计规范评估撞击力时的适用性。结果表明:当船舶航速和船舶质量较小时,3类桩土模型得到的撞击力差异不大;撞击力与船舶航速近似成线性函数关系,与船舶质量成幂函数关系;船桥碰撞动力性能随船舶航速和质量的增加而增大;经验公式与各国桥梁规范中,使用Knott公式计算撞击力较为准确,使用我国铁路桥涵设计规范会导致抗撞评估偏于不安全。     

株洲湘江一桥桥墩抗船撞能力评估及防撞方案研究

船桥碰撞事故常有发生,为评估已建桥梁桥墩的抗船撞性能、指导防撞方案设计,以株洲湘江一桥通航孔8~10号桥墩为对象,建立有限元模型计算了桥墩在受到单位水平撞击力时最危险截面处产生的内力,进而根据相关规范,计算桥墩截面实际能够承受的水平撞击力;建模分析2 000吨级船舶在各工况下撞击桥墩时实际产生的最大船撞力;根据两者计算结果差值评估桥墩的抗船撞能力,提出设置复合材料防撞系统方案并进行比较研究。结果表明:该桥桥墩的横桥向抗撞能力由9号墩强度控制,为11.03 MN;船舶最不利工况撞击桥墩时产生的撞击力为13.55MN,超出桥墩极限抗撞能力;设置复合材料防撞系统后桥墩受到的水平撞击力可明显小于桥墩的水平抗力,从而保证桥墩结构的安全。     

基于AIS数据的桥梁防船撞结构冲击响应分析

针对目前桥梁船撞影响参数不明确的情况,提出利用AIS数据获得桥区实际通航船舶信息,以此为基础进行桥梁抗撞分析及防船撞装置设计。以武汉长江二桥为例,基于AIS数据获得船舶的重量、偏航角、航速等信息,最终确定抗撞分析采用5000 t级船舶作为代表船型,取上行、下行最大偏航角分别为22°、8°,航速取平均航速(上行1.91 m/s、下行3.28 m/s)。在此基础上,采用显式有限元法对该桥主墩受船舶撞击的动态过程进行数值模拟,将获得的船舶撞击力与规范的计算结果进行对比,发现船舶正向撞击桥墩的碰撞力高出桥墩抗撞力的18.85%。根据桥梁防撞需求和船舶撞击力情况,设计了X形夹层结构防船撞装置,分析该装置的抗撞性,结果表明,该装置具有良好的吸能效果,可减少30%以上的船撞力,且能有效减小船舶损伤。     

安海湾特大桥船撞力评估及防撞方案研究

船撞桥事故常有发生,准确预测船舶撞击下桥墩受力对评估桥梁结构船撞性能及进行合理的防撞结构设计具有重要意义。基于非线性有限元方法,分析了安海湾特大桥主桥墩柱在500～6 000 t位范围内6个吨位等级船舶5个撞击速度的接触界面力时程特征,对比论证了现有规范船舶撞击力简化公式的有效性;对安装浮动式柔性防撞装置的大桥主墩开展3 000 t级船舶正撞和侧撞两个场景瞬态动力仿真分析,从接触界面力峰值和冲击持时评价防护装置有效性。研究结果表明,各国船撞力经验公式计算结果相差较大;船舶撞击接触界面力峰值随船舶吨位和撞击速度增大而非线性增加;浮动式柔性防撞装置能够有效地降低船舶撞击力峰值。     

基于失效概率的桥梁防船撞装置安全性评估

采用非线性有限元法模拟了船舶撞击桥梁防撞装置的动态过程,计算了防撞装置对桥墩的撞击力并分析其吸能效果。根据桥位、水文资料、通航船舶类型及数量等条件,分析了1 000t级通航船舶撞击桥梁的概率,对桥梁船撞倒塌概率公式进行了修改,计算了桥墩安装防撞装置后的倒塌概率;对目前国内外桥梁船舶撞击风险接受准则进行对比研究,选择了适合某跨江大桥的船撞风险值;采用安装防撞系统后桥梁的失效概率来评价防船撞钢套箱设计的合理性,为桥梁直接构造防船撞装置的设计提供安全评估参考。     

南昌朝阳大桥设计船撞力研究

目前在南昌市区赣江中通行的大吨位船舶较多,新建大型跨江桥梁很有必要结合实际情况确定设计船撞力标准,以免发生灾难性后果。根据航道中的代表船舶及自然条件分别采用了动力数值模拟法、有限元法、国内公路规范设计方法以及美国AASHTO规范设计方法计算了南昌朝阳大桥的船撞力,经过比较研究推荐以动力数值模拟法或有限元法所得结果作为桥墩设计船撞力,研究了南昌朝阳大桥位关键水位时的设计船撞力分布,并进一步将其与国内其他内河流域的设计船撞力进行了比较。     

考虑误航的船舶撞击桥梁速度计算方法及工程应用

船舶撞击速度是进行船桥碰撞研究的关键参数之一,直接影响船撞力的大小和桥梁的设防标准。通过对船撞事故及现有船撞速度确定方法的分析,考虑桥梁设计通行能力及发生误航的可能,提出一种考虑误航时偏航失速的船舶撞击速度计算方法。通过在某双塔斜拉公路大桥防船撞研究中的应用,采用3种船舶撞击模式进行防撞研究,结果显示,不同模式下通航孔桥墩的撞击速度相差较小,非通航孔桥墩的撞击速度相差较大,考虑以边跨为通航孔时发生偏航撞击模式,对于非通航孔桥梁抗撞设计更加合理,通过LS-DYNA有限元分析软件模拟了船舶撞击桥墩过程,并得到了船舶正撞力标准,可作为防船撞研究和设计的参考。     

某内河航道桥抗船撞安全性能评估分析

鉴于船撞桥事故频发，特别对于桥龄超过20年的内河航道桥，桥梁抗撞能力在设计阶段鲜有考虑，需要进行抗撞安全性能评估。通过Midas Civil、Xtract有限元软件建立分析模型，根据《桥梁抗撞设计规范》(JTGT 3360-02-2020)要求，结合实际通航船舶的情况，对某内河航道大桥通航孔桥墩进行抗撞性能分析。结果表明：桩柱式桥墩在300 t船舶撞击力偶然组合下强度及变形均不满足要求，在100 t船舶撞击力偶然组合下变形不满足要求。建议采取航道控制措施，降低通航船舶吨位、限止船舶通航速度，并设置防撞措施保障桥梁结构安全。基于分析过程，总结了桥梁抗撞安全性能评估的一般流程。     

中美规范防落梁搭接长度比较与参数分析

地震作用下，桥梁落梁破坏是桥梁失效的主要形式，提供足够的搭接长度是避免落梁破坏最有效的措施之一。基于参数对比和有限元模型，对中美两国规范规定的搭接长度计算要求及其与实际桥梁地震分析结果间的差异进行研究。结果表明：对于直接支承在桥台上的简支桥，公路桥梁抗震规范对搭接长度的规定更加贴合适用、经济的设计理念；通过公路桥梁抗震规范、ASSHTO规范计算所得的搭接长度变化趋势基本一致，但公路桥梁抗震规范规定的搭接长度更保守，ASSHTO规范规定的搭接长度对墩高变化更敏感；公路桥梁抗震规范、ASSHTO规范规定的搭接长度基本上可以满足多数地震作用下（峰值加速度达到0.8g）桥梁不落梁的要求，具有广泛的适用性。     

吴淞江大桥桥墩抗船撞能力评估研究

针对吴淞江大桥主桥P1#、P2#桥墩用Midas软件建模,分别计算了桥墩在受到1000kN横桥向、顺桥向水平撞击力时在桥墩最危险截面处产生的内力。根据桥墩的实际配筋,按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,计算桥墩实际能够承受的水平撞击力。横桥向水平抗力由P1#桥墩桩基强度控制,为8890kN;顺桥向水平抗力由P2#桥墩强度控制,为7944kN。应用有限元软件ANSYS／LS—DYNA建模分析在高水位时1000t级船舶正撞、侧桥向45°撞击桥墩产生的最大撞击力。根据计算结果评估桥墩的抗船撞能力。     

三维激光扫描技术在公路溶洞测量中的应用

某高速公路研究区发现溶洞与拟建高速公路某处桥墩相交,给公路工程建设带来较大安全隐患,为查清溶洞的形态、规模,采用三维激光扫描得到密集点云数据,再运用建模软件将点云数据逆向建立溶洞的三维模型。将溶洞三维模型与桥墩设计模型叠加,准确地分析了溶洞对高速公路的影响;将溶洞三维模型横、纵断面与桥墩横、纵断面进行叠加,准确量测出溶洞到桥墩桩基的距离,为桥墩桩基施工安全提供科学决策依据。     

郑州黄河公铁两用桥引桥公路箱梁架设施工方案研究

郑州黄河公铁两用桥公铁合建段引桥公路上部结构为跨径40.7m先简支后连续预应力混凝土公路箱梁,公路箱梁除N001#～N002#孔采用墩顶滑移架设外,其余各孔均采用架桥机架设。该文重点介绍了公路箱梁架设的施工方案。     

城市轨道交通桥梁墩台纵向线刚度限值问题的研究

本文首先阐述了轨道桥梁梁轨相互作用的一些概念、研究现状以及存在的问题,接着对城市轨道交通桥梁墩台最小纵向刚度的限值的制定的依据、演变以及和铁路桥梁一些区别做了分析比较,对公轨合建桥梁中公路车辆制动力对轨道结构的作用机理做了计算与分析,最后对地铁规范中的轨道交通桥梁墩台纵向刚度限值条文合理值提出了看法与建议。     

高桥墩桥梁抗震分析方法

近年来,在我国西部高烈度地震区出现了许多高墩桥梁,在强地震作用下高桥墩桥梁的反应与低桥墩桥梁相比具有明显的非线性行为,其中包括几何非线性和材料非线性,但是在现行规范中对高桥墩桥梁的抗震分析没有具体规定。本文总结了高桥墩桥梁的地震反应特点,以及高桥墩在地震作用下非线性行为的作用原理,并在此基础上系统总结基于弹塑性桥墩模型的地震反应分析过程,为以后此类高墩桥梁的地震反应分析提供可以借鉴的方法。     

独柱墩连续梁桥的稳定影响因素分析

以诸永高速金华台州段工程为例,采用MIDAS有限元分析程序,构建了23座独柱墩连续箱梁桥的仿真模型,系统分析和总结了影响弯梁桥稳定性的主要影响因素,如曲率半径、桥梁长度、联端支座间距、独柱墩支座预设偏心等。结果表明：桥梁曲率半径对支座负反力影响很大,当曲率半径小于200 m,桥梁长度大于100 m时较易发生支座脱空现象;增大联端支座间距,合理设置支座偏心距,可减小支座出现脱空的可能性,提高桥梁的抗倾覆能力。     

公路桥梁墩身混凝土的开裂与防治

通过对导致公路桥梁墩身混凝土开裂的原因进行分析,总结出相关施工预防措施,有效地保证了桥梁混凝土工程的质量.实践证明:改进施工工艺措施,采取有效的管理制度,可以对墩身混凝土开裂进行防治.     

酉水大桥日照温度对斜交高墩施工线形影响及其控制方法研究

以湖南省张花高速公路酉水大桥（80 m＋145 m＋80 m）斜交高墩大跨度连续箱梁桥为工程背景,介绍了斜交高墩日照温度作用的基本理论及有限元分析方法.应用ANSYS有限元软件,建立了酉水大桥斜交高墩日照温度效应计算模型,分析了主桥墩在日照温度效应下的温度场特征,对比理论分析与实测温度,并分析了日照温度作用下高墩施工线形影响,根据日照温度墩顶位移近似解析解提出了施工中控制墩身变形和轴线偏位的方法,为高墩施工的线形控制提供一定的参考.     

新建公路对下穿既有高铁桥墩变形的影响研究

针对新建公路距高铁桥墩过近、高铁桥墩边坡偏压等问题,以襄垣县北二环下穿太焦高铁浊漳河北底特大桥项目为依托,采用边坡挖除整平、设置挡土墙等工程防护措施,并对工程全周期进行三维有限元数值模拟计算,分析了该项目在复杂工程条件下高铁桥墩的变形机制。结果表明:工程结构间距离越近,互相影响越大。挖除换填造成偏压的土体和设置挡墙可以使位移变形量降低60 %～90 %,既有铁路桥墩的位移变形量得到有效控制。