朔黄铁路南排河特大桥健康状态评估研究

为研究桥梁结构在水流冲刷作用下的健康状态,对朔黄铁路南排河大桥进行了动力测试。测试内容包括粱体横竖向振幅、自振频率、梁底应变、梁跨中挠度、支座横向位移以及桥墩自振频率和墩顶横向振幅。测试结果中除了墩顶横向振幅和桥墩自振频率外均能满足《铁路桥梁检定规范》规定的限值。这说明桥墩的横向刚度偏小,需采取一定的措施进行加固。试验中还比较了脉动法、余振法和冲击振动法等测量自振频率的方法之间的差异,推荐采用冲击振动法测试桥梁自振频率。     

既有桥墩动力特性分析及其状态评估

桥墩在使用荷载和环境因素的综合影响下,其实际状态会随时间发生一定程度的改变,造成桥墩动力特性的变化。基于对实际既有桥墩现状的调查和分析,按照相关规范的规定,用有限元方法建模计算了桥墩基于现状的完整、健康状态下的自振频率,并应用自然脉动法现场实际测量了桥墩的自振频率。通过计算频率与实测频率的对比,应用健全度指标法对桥墩进行了状态评估。计算和分析结果表明,文章提出的计算和评估方法是合理的,评估结果反应既有桥墩的实际状态,可以为采取相应的措施提供有价值的参考。     

基于实测日照温差的空心薄壁高墩线形控制方法研究

空心薄壁高墩为柔性墩,日照温差效应对其线形影响较大,故采用解析方法对日照温差效应对空心薄壁高墩墩身线形的影响进行理论分析。同时,以某高速公路中的一座高墩桥梁的主墩为例,通过将解析计算值与有限元方法计算值及现场实测值进行比较,验证了该解析计算公式的正确性,结果表明该解析计算公式具有相当高的精度。采用该解析计算公式,并结合现场实测墩身温度数据,对依托工程的主墩线形进行了控制,取得了良好的效果,为空心薄壁高墩墩身线形控制提供了一种新的解析计算方法。     

朔黄重载铁路子牙新河特大桥技术状态评估

为了评估重载铁路桥梁的技术状态,对朔黄铁路子牙新河特大桥进行了动力试验。利用冲击振动试验法识别桥墩横向自振频率以及梁体横向和竖向自振频率。动力试验中,通过测试运营列车作用下梁体控制截面的梁体振幅和加速度的响应,并将突测结果与《铁路桥梁检定规范》规定的限值比较。结果表明,梁体各项动力参数指标均满足规范要求,这说明梁体结构的运营性能良好。该桥部分桥墩之前进行过加固,为了评估加固前和加固后桥墩结构的动力性能,试验选取典型桥墩进行动力测试分析。比较加固前后桥墩振动参数的变化情况。评估结论可验证桥墩加固效果,为其余桥墩是否需要加固提供数据支持。     

某城际铁路混凝土桥墩火灾后检测评估与处治北大核心

某城际铁路高架桥一圆端形混凝土桥墩发生火灾,桥墩过火时间约12 min。为了解火灾对桥墩的影响并指导后续维修处治,对火灾现场进行调查,并对混凝土抗压强度、碳化深度、内部缺陷,以及钢筋保护层厚度和墩身垂直度进行专项检测;基于检测结果与温度场分析对材料性能与几何参数进行折减,采用有限元法分析桥墩承载能力;根据桥墩火灾后评估结果,对桥墩进行外包混凝土加固处治。结果表明:火灾仅造成墩身过火区域混凝土剥落,最大剥落深度4 cm;过火区域和未过火区域混凝土抗压强度未出现明显差异,碳化深度较小,混凝土弹性波速度变化不大,内部整体较为均匀;火灾高温最大影响深度55 mm,对钢筋的力学性能影响不大;墩身垂直度满足规范要求;墩身混凝土剥落区受火最高温度为500~700℃,未剥落区混凝土受火最高温度低于300℃;火灾后墩身混凝土压应力变化不大,墩顶纵向水平线刚度略有降低,墩顶水平位移有所增大,但均满足规范限值要求;该桥处治后,运营至今使用正常,处治效果良好。     

初始损伤及加固对混凝土桥墩静动力性能的影响

基于5个模型试件,通过侧推产生初始损伤,然后粘钢进行加固,研究了初始损伤程度及加固对混凝土桥墩强轴和弱轴方向静动力性能的影响.试验结果显示初始损伤主要分布在墩底一定高度区域内,随着初始损伤程度的增大墩底混凝土主裂缝宽度和钢筋应变快速增大.初始损伤对桥墩抗弯刚度的影响显著,0.5损伤程度下弱轴方向刚度仅有初始刚度的9％;而加固后抗弯刚度得到明显增强,且损伤越重增强的幅度越大.初始损伤也会造成桥墩自振频率的降低,加固后有所提高,加固钢板用量越大桥墩自振频率的增加越明显.     

虎渡河大桥5号桥墩基础加固设计与施工

勘察表明虎渡河大桥5号桥墩基础部分桩基未嵌入基岩或未嵌入基岩足够深度、施工中围堰未下到基岩面、水下混凝土施工质量差等是导致该桥墩受到重载车辆荷载作用时产生横向摆动,危及到桥梁使用安全的原因。文章结合勘察结果确定采用在原围堰范围内增加钻孔桩、在既有承台上增加新承台、在既有墩身和新承台接触面上均匀布置钎钉等措施改善原有桥墩受力状况,以及采用在围堰内抛卵石、灌注水下混凝土填充旧围堰和墩下掏空区等辅助加固措施对该桥墩进行加固。结果表明:采用片石抛填和水下混凝土填充淘空区,再在原墩身外进行钻孔桩施工,围绕原墩身新加预应力混凝土承台,是实现该桥桥墩永久加固的有效措施。     

刚构桥墩身截面局部平面偏位加固处治力学性能分析

为研究墩身截面局部平面偏位及其加固处治对桥梁的影响,针对某连续刚构桥P8墩局部偏位区段采用增大墩身壁厚的方法进行加固处治,并通过空间梁模型对该桥施工过程、成桥状态及加固措施进行模拟分析。结果表明,P8墩局部偏位对主梁和其他桥墩影响很小,对P8墩偏位区段影响较大,对P8墩的受压稳定性及抗扭承载力未造成明显不利影响,应力分布与设计状态相比也未出现明显不利变化,但造成部分截面抗压、抗剪承载力安全储备比设计状态下降,偏位区段局部截面下降尤为明显;采用增大局部偏位墩身壁厚的加固措施对P8墩受力产生了明显有利影响,P8墩抗压、稳定性安全储备略有改善,抗剪、抗扭安全储备及应力水平改善明显。     

双肢薄壁墩刚构桥稳定性计算方法

根据压杆稳定理论,研究了刚构桥在恒载作用下失稳特征值的解析求解方法。求解临界失稳力时,桥墩有效高度可取墩高,桥墩等效失稳荷载可取其所承担上部结构荷载与墩身自重的一半之和,建立有限元模型对文中求解方法进行了验证。结果表明,在最大悬臂阶段,失稳特征值计算误差随墩高增大而减小,成桥阶段,文中方法有较高精度。桥墩高度不同时,可按各桥墩分别计算其失稳特征值,整桥的失稳特征值等于各墩失稳特征值的平均值。算例分析表明,运用文中方法的计算结果与有限元计算结果吻合良好,计算方法简便,更有实用价值。     

桥墩偏位超限检测及结构安全性评估

以某桥梁因渣土堆积造成桥墩偏位超限为例,对桥墩偏位超限所在桥跨结构进行外观检测、实体检测和安全评估计算,结果表明:左幅50#墩～52#墩、右幅49#墩～51#墩,桩基及墩身损伤严重,承载能力不满足规范及设计要求,存在重大安全隐患,须加固处治。     

某连续梁桥桥墩偏位处治和加固

某钢筋混凝土连续梁桥由于弃土土压力的作用,墩顶发生了84 cm偏位,墩身产生众多环向裂缝,严重影响桥梁安全。根据现场调查情况,制定桥墩纠偏和加固方案,先顶升偏位桥墩上的主梁,使梁与支座分离,然后在桥墩顶部施加水平推力将墩柱复位,更换支座,最后对桥墩进行外包混凝土加固。     

预制拼装桥墩墩底隔震数值模拟及隔震影响因素分析

为了解墩底隔震技术在预制拼装桥墩中的隔震效果,基于OpenSEES软件,建立墩底设置铅芯橡胶支座的预制拼装桥墩纤维模型,选取3组不同强度、不同特性的地震动作为地震荷载,对桥墩进行非线性动力时程分析计算。通过分析桥墩模型在不同强度、不同特性地震动激励下的墩顶位移、墩底剪力、塑性铰节段内力、自振特性,对隔震效果进行评估;并研究了桥墩塑性变形和支座大变形对隔震效果的影响。结果表明:墩底隔震体系适用于预制拼装桥墩,采用墩底隔震可有效降低桥墩的地震响应,延长桥墩自振周期;受到预应力筋牵拉的影响,墩底隔震并不能减小桥墩底节段的内力,无法改善其在震后底节段受损严重的情况,隔震时应予以考虑;桥墩塑性变形增大和隔震支座大变形均可限制隔震支座隔震性能的发挥。     

变截面高桥墩的稳定性计算

文中根据砼桥梁变截面高桥墩沿高度方向的刚度变化规律，建立了相应的分析计算模型，导出了在该计算模型下结构临界荷载的计算公式，为结构设计时进行尺寸优化提供了一种便捷的途径；将解析法与ANSYS软件所得计算结果进行了对比分析，证明了所得解析公式的正确性；通过对白水冲特大桥左幅11“过渡墩进行稳定性分析和墩身参数分析，得到了桥墩坡度与稳定系数的对应关系。     

水下桥墩结构的振动分析

为研究水流对桥墩结构振动特性的影响,分别建立了水与实体桥墩和空心桥墩的流固耦合模型,计算了各自的振动频率,并与理论公式的计算结果比较,两者基本吻合.分析后得出结论:考虑内部水流作用时,空心桥墩的自振频率随壁厚的减小呈现先缓慢增大,后迅速减小的趋势;水流对高墩和薄壁墩自振频率的影响更大.     

基于Midas-civil圆形双柱式墩结构承载能力影响因素分析

在我国公路桥涵设计中,大多设计院采用本单位的惯用设计,设计保守且不经济,不同设计者设计的墩身截面尺寸差异很大.根据对某一高速公路的桥墩结构,统计分析不同桥墩结构的使用情况,以及墩高相似时不同设计院的设计差异,应用有限元软件Midas-civil,对通常使用的圆形柱式墩结构的承载力进行了计算,分析了墩身截面尺寸、截面配筋、墩柱高度等因素对圆形双柱式墩承载力的影响,并对30 m圆形双柱式墩截面尺寸进行了优化.     

桥墩抗震计算时沉井基础采用刚性基础模型的适用界限

在对沉井基础桥墩分别按刚性沉井模型和弹性沉井模型进行抗震计算的基础上，对桥墩自振频率、墩底剪力、弯矩的计算结果进行分析，建议用ah=2.0作为沉井采用刚性基础的适用界限。     

桥墩形式对连续刚构桥动力特性的影响

以西禹高速公路杏沟连续刚构桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,并考虑边跨支座处的弹性约束作用,建立了该连续刚构桥动力计算的整体空间有限元计算模型,探讨了连续刚构桥采用钢筋混凝土四柱式桥墩、双薄壁空心墩、单薄壁空心墩及独柱实心墩时的动力性能。计算结果表明:4类桥梁自振频率依次增大,四柱式桥墩和双薄壁空心墩的桥梁振动以桥墩弯曲为主,单薄壁空心墩和独柱实心墩的桥梁振动以桥面弯曲为主;在不同地震波作用下,由于地震波的卓越周期以及结构自振特性等不尽相同,4类结构的动力反应也不尽相同。     

双薄壁墩连续刚构桥地震反应影响参数分析

为探讨双薄壁墩几何参数对矮墩连续刚构桥地震反应的影响,以某(60+100+60)m连续刚构桥(墩高15m)为依托,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用反应谱法及非线性时程反应法,分析双薄壁墩壁厚和双肢中心距对该桥动力特性和地震反应的影响规律。结果表明:双薄壁墩的壁厚和双肢中心距对连续刚构桥的各阶振型基本没有影响;桥梁1~5阶自振频率随壁厚的增加逐渐增大,2~5阶自振频率随双肢中心距的增加逐渐增大;随着壁厚增大,桥墩控制截面内力显著增大,双肢中心距对桥墩内力影响较小;墩顶、墩底截面的塑性转角和墩顶纵向位移随壁厚的增加明显减小,双肢中心距对截面塑性转角和墩顶纵向位移的影响很小。     

铁路简支梁桥基础刚度的静动力影响研究

为考察基础布置形式对桥梁静、动力性能的影响,设计一座55跨不同墩高的双线简支梁桥,采用有限元法分析对比2种基础自身刚度差异和基础-墩组合刚度差异,及桥梁结构动力特性和车-桥耦合振动特性.研究结果表明,考虑基础刚度后所得基础-墩身组合刚度较墩身刚度下降明显,横桥向刚度下降尤其显著;基础刚度对桥梁结构的自振特性影响有限;车辆通过桥梁时,车辆动力响应对桩基础布置形式的差异不敏感;基础刚度对桥墩顺桥向振动幅值影响较小,对桥墩横桥向振动幅值影响较为明显.在高速铁路上,应当考虑基础刚度对桥梁横向振动的影响.     

花瓶式桥墩竖向开裂成因分析及预应力加固方法探讨

以某高架桥花瓶式桥墩墩顶产生竖向裂缝为背景,运用有限元的方法对桥墩进行实体建模,通过对墩顶范围应力结果的分析,判断产生竖向裂缝原因为横向受力主筋数量不足。综合考虑目前桥墩裂缝几种常用加固方法的不同适用性,根据产生裂缝的原因,提出了增大桥墩截面施加预应力的加固方法,能有效改善花瓶式桥墩的应力状态,提高其抗裂性和承载能力。