地震区桥梁墩柱垂直度超限的安全性评估

桥梁下部结构桥墩垂直度超限是在交工验收中常见的不符合项。超限导致的偏位对于墩柱而言其内力与设计状态有所不同,地震区域此影响进一步放大。本文针对某典型桥梁的墩柱偏位问题,采用将缺陷置于空间模型中的方式进行结构抗震验算,实现对桥墩偏位的安全性评价,其方法及相关结果可供类似工程参考。     

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。     

武汉市姑嫂树路高架桥转体平台墩仿真计算

为检验武汉市姑嫂树路高架桥转体平台墩结构和转体施工的安全性,对该桥转体平台墩的施工过程进行仿真分析.采用通用有限元分析软件ANSYS分别建立63号、64号墩(墩身、横梁、桩基础、承台及转体系统)分析模型,分析施工过程中结构的受力及变形.分析结果表明:在施工全过程中转体平台墩墩身及横梁结构受力及变形合理,结构安全;横梁纵向弯曲预应力有效地将M形转体平台墩中墩柱部分竖向力转移至两边墩柱上,使3个墩柱竖向力分配相对均衡;横梁预应力随上部结构施工进度分阶段张拉,使转体平台墩受力均匀且渐变,验证了在转体平台墩横梁上进行超大吨位高空单球铰转体的结构安全性.     

金湾大道高架桥墩柱偏位分析与纠偏处理

由于不平衡土压力过大、地质情况复杂特别是软土、淤泥等软弱土质覆盖较厚等原因,桥梁桩基和墩柱偏位现象时有发生。因此,为保证结构安全和工期,桩基和墩柱偏位后的纠偏处置非常重要。以珠海市金湾大道高架桥右幅19#、20#墩柱纠偏处理为例,对其墩柱偏位原因进行分析,并采用应力释放及强制恢复等方法对偏位桥墩实施纠偏,获得较好效果。     

滚石撞击桥墩动力响应试验

为正确估计滚石撞击山区桥梁结构的动力响应,以中国西部山区中广泛采用的矩形桥墩为对象,利用45°,90°,135°不同高度重力摆锤下落,对3种不同截面尺寸(20cm×20cm,30cm×30cm,40cm×40cm)矩形墩柱进行冲击试验,从动态损伤扩展、墩柱撞击力及墩顶动力响应等方面研究矩形墩柱的冲击响应过程和破坏机理,并将墩柱撞击力时程曲线与中国《公路路基设计规范》(JTG D10—2016)及日本道路公团给出的等效静力撞击力计算公式进行对比和讨论。研究结果表明:冲击荷载作用下,墩柱可能出现整体损伤及局部损伤2种损伤形态,其中局部损伤出现在墩柱撞击区域,主要为剪切裂缝,整体损伤出现在墩底,主要为弯曲裂缝;墩柱整体刚度的提高对撞击区域混凝土局部损伤影响不大,但能减小墩顶位移,增大撞击力峰值;随着重力摆锤下落高度的提高,撞击初始动能越大,墩柱的墩顶位移及撞击力峰值都将增大;中国《公路路基设计规范》撞击力计算公式与试验平均撞击力接近,计算结果偏小,设计不安全,日本道路公团公式的分析结果与实测墩柱撞击力峰值吻合良好,建议工程设计予以采用。     

深圳市创业立交桥维修加固与技术创新

针对深圳市创业立交桥梁病害,提出放弃纠正偏位,维持现状不变,限制主梁偏位及其它病害进一步发展的设计理念,采用增大固结墩柱截面,增设钢混凝土组合盖梁,设置限位装置,粘贴钢板加固牛腿,碳纤维加固铰接墩等加固手段对立交进行综合维修加固,加固效果明显。其加固思路及设计方案,可供同类桥梁维修加固设计参考。     

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。     

被动分肢墩的抗震设计原理和试验研究

提出了一种新型抗震墩柱———被动分肢墩的抗震设计思想,通过对墩柱截面功能的合理设计,利用地震荷载对其中“牺牲”部件的破坏,调整墩柱结构的抗推刚度和动力特性,提高墩柱的抗震性能。拟静力试验表明:与普通延性墩柱相比,被动分肢墩具有更好的延性和耗能能力。     

塔梁墩固结体系斜拉桥整体顶升关键技术

昆山市吴淞江大桥主桥为2×101 m的塔梁墩固结体系斜拉桥,为满足升级到Ⅲ级航道的通航要求,需将全桥整体顶升抬高1.87 m。该桥采用整体同步顶升方案施工,其中两侧引桥先采用断柱顶升法施工,主桥后采用抬梁顶升法施工。在主桥整体顶升中,首先在主墩墩底以上1 m处施工托换结构(由抬梁和抱柱梁组成),并将原桥墩内部空心部位用C50灌浆料填充密实;托换结构施工后,安装液压自锁式千斤顶和跟随千斤顶,同步进行主墩及过渡墩墩柱切割;墩柱切割后将主墩处主梁放置在托换结构上,过渡墩处主梁直接放置千斤顶上,通过PLC同步控制系统顶升桥梁至设计标高;最后,对主墩及过渡墩墩柱进行接高及加粗,完成1.87 m接高区段墩柱连接。     

大跨度连续梁桥的延性抗震分析

该文阐述了某大跨度连续桥的延性抗震分析。通过对强震区的某大跨连续梁的固定墩采用弹塑性减震耗能装置,可以有效地减小固定墩承受的巨大的水平剪力。在此基础上,对墩柱进行延性抗震设计,并分析比较不同因素对结构延性的影响。结果表明,考虑墩柱的延性可以有效地降低墩柱底部弯矩。配箍率和轴压比对墩柱的延性系数影响较明显,而纵向主筋的配筋率减低,屈服和极限曲率均会降低,对延性系数的影响较小。     

不同墩柱形式的城市高架桥抗震性能研究

为研究不同墩柱形式对城市高架桥抗震性能的影响,选择合适的城市高架桥墩柱形式,依托3跨连续城市高架桥,采用SAP2000建立有限元模型,通过非线性时程分析结果对4种墩柱形式下城市高架桥的抗震性能进行分析。研究结果表明：城市高架桥双柱式桥墩设置盖梁和系梁会增大桥墩的横向刚度,使结构横向振动周期变小;桥墩设置盖梁和系梁会增大纵向地震作用下桥墩的受力;桥墩设置盖梁和系梁可以改变横向地震作用下桥墩的受力分布,使墩身弯矩变小,但会使剪力增大;盖梁和系梁的设置对摩擦摆支座和墩梁相对位移影响较小。研究成果可为同类型桥梁抗震设计提供参考。     

菱形钢阻尼减震支座与性能分析

针对中小跨径的梁式桥,围绕支座滑动、隔断地震力以及后续梁体的地震限位问题,本文提出一种同时具备优良滞回耗能特性和工程可实践性的菱形钢阻尼减震支座。首先详细介绍了该种支座的构造形式和工作机制,并通过数值仿真的技术手段研究了菱形钢阻尼元件的变形模式和力学行为,之后以一座典型的梁式桥为例,比较分析了滑动约束体系、采用菱形钢阻尼支座的减震体系、固定约束体系下墩底的剪力、弯矩需求以及墩-梁位移的地震响应情况,进而论证本文菱形钢阻尼支座的减震效果。     

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。     

地铁明挖车站-市政桥梁合建结构的关键技术研究

地铁明挖车站和市政桥梁合建时,为同时满足2种不同类型构筑物的安全和使用功能要求,需对其中的关键技术难题进行分析研究,以采取合理可行的结构形式。依托成都地铁白佛桥明挖车站与其上部市政桥梁的建设,总结国内类似工程经验,根据工程特点确定桥梁承台与地铁车站顶板进行固结连接,桥梁跨度与地铁车站框架柱跨进行匹配,同时桥墩避开地铁车站端头井、换乘节点等复杂结构受力区域进行布设; 建立三维荷载-结构模型,计算分析上部桥梁荷载对地铁车站结构构件内力及变形的影响,并根据计算结果,对桥墩影响范围内的车站顶底板和侧墙的厚度及配筋进行增强,桥墩轴线下方的地铁车站框架柱采用型钢-混凝土组合结构,以满足合建结构的承载能力、变形、裂缝控制等要求。另外,选取LS-DYNA软件,采用非线性时程分析法对合建结构进行抗震计算分析,计算结果显示： 车站板、墙、梁等构件在支座处出现应力集中现象,各结构构件的承载力强度及变形均满足规范要求。     

考虑支座摩擦滑移的高墩弯桥地震响应分析

为研究高墩弯桥在考虑支座摩擦滑移后地震响应的特点和规律，采用Midas civil软件建立了2联连续弯桥有限元模型。基于板式橡胶支座的双折线恢复力模型，研究了支座剪切刚度对地震响应的影响规律。研究结果表明：考虑支座的摩擦滑移效应后，墩顶最大位移减小了5.5%，墩底最大弯矩减小了4.7%，墩底最大剪力增大了27.1%；随着支座剪切刚度的增加，墩底弯矩和墩顶纵向最大位移先增大后减小，墩底剪力和梁体纵向最大位移逐渐减小。     

高墩系梁设置对桥墩横向地震响应的影响

在地震高烈度地区桥梁下部结构设计时,经常会遇到桥墩较高时需要设置系梁的情况,来防止墩柱发生横向动力失稳,减小地震作用下的桥梁破坏.从大量的震害中发现未设系梁的桥墩比设置系梁的桥墩横向破坏显著.以毛林特大桥引桥下部结构为研究对象,分析E2地震作用下墩柱的横向变形和关键截面的内力,研究表明桥墩较高时系梁设置对桥墩横向抗震性能影响显著.     

自锚式悬索桥地震响应分析

为了研究自锚式悬索桥的地震响应规律,首先根据桥址场地特征确定目标反应谱;其次基于傅里叶变换和小波函数法得到与目标谱一致的人工合成地震动;最后将人工合成地震动作为悬索桥有限元模型中地震动输入,基于非线性有限元软件SAP2000进行非线性动力时程响应分析.结果 表明:桥塔塔底的弯矩和剪力响应大小与相邻跨的桥墩数量相关,桥墩数越多,桥塔的弯矩和剪力越大(增幅超5％);不同桥塔顶部位移响应规律相似,但极值处的大小和相邻跨的桥墩数相关.相邻桥墩数量多的1号塔位移最大值比2号塔的位移最大值小0.44％.即塔桥相邻的桥墩数量越多,其内力响应越大,位移响应越小.使用的优化人工地震波对应的反应谱与设计反应谱的最大误差为9％.此研究结论可为大跨度悬索桥的抗震设计提供参考.     

基于比拟杆法的多室箱梁竖弯段剪力滞效应计算及分析

为了分析梁轴线为竖向曲线的多室箱梁在桥墩处的剪力滞效应,基于比拟杆理论,通过用支座反力等效代替桥墩约束,求得了顶板沿桥轴线的轴力、剪力方程,算出了各加劲肋、腹板处加劲杆的换算面积,然后根据剪切变形协调方程,建立了考虑加劲肋影响的剪力滞微分方程组。将所建方程组的计算结果与采用ANSYS APDL软件建立的板壳有限元模型计算结果进行对比后发现：采用所建方程可避免求解2阶微分方程组的困难,易于使用,且能反映局部竖弯梁段的剪力滞效应变化情况,但计算精度随着叠加并积分的剪力流增加而降低;对于靠近计算起始端截面的加劲杆而言,比拟杆法计算应力与模型计算应力差值在10%左右;竖弯梁顶板最大应力处的剪力滞系数为1.4,大于直梁在该处的剪力滞系数1.2,直梁在该处的轴向应力与竖弯梁相比减小了5.9 MPa,可以认为存在竖弯的箱型梁对剪力滞的影响是不利的。     

桥侧大面积堆土致斜交梁桥倒塌事故分析

以杭州绕城高速上发生垮塌的斜交桥梁为案例,通过现场调查取证,获取了案例桥施工图纸、地质情况和现场的破坏信息。在此基础上,采用摩尔-库仑模型模拟土体的弹塑性性质,用实体单元来模拟盖梁、承台、桥墩、桩基等桥梁结构,用不同区域的均布荷载来模拟堆载作用,并且设置接触单元来考虑桩-土相互作用,模拟桩-土之间的滑移和分离,建立三维有限元模型。同时研究了土体的物理参数（淤泥层和亚黏土层弹性模量）、堆载高度和斜交角对桥梁结构的影响。研究结果表明：大面积堆土导致近堆土侧桥墩、桩基发生比远堆土侧更大的位移,对于斜交桥,该位移方向与两侧桥墩连线即盖梁的方向成一定角度,从而导致近侧桥墩、桩基在轴力、弯矩和剪力外,需要承受较大的扭矩;随着斜交角从0°增加到40°,近侧桥墩、桩基承受的扭矩持续增大,扭矩逐步成为控制桩基破坏的主要因素;堆载引起淤泥层的沉降会导致该部分土层产生较大的负摩阻力,进一步改变了桩身轴力的分布;土体的弹性模量、堆土高度对桥梁在堆载作用下的横向位移和内力有很大影响;杭州绕城高速垮塌的主要原因是在软弱层上堆土导致桩基发生压、弯、剪、扭破坏。     

填充式钢管阻尼器性能及在桥梁横向减震中的应用

中小跨径桥梁采用板式橡胶支座时，在横桥向地震作用下起到一定的隔震作用，但是墩梁相对位移偏大，主梁容易与挡块发生碰撞，甚至发生横桥向落梁等严重震害。为提高桥梁横向耗能能力，减小地震作用下主梁的侧向位移，研发了一种填充式钢管阻尼器，阻尼器与板式橡胶支座共同组成了桥梁横向减震系统。地震作用下，板式橡胶支座传递竖向荷载并提供一定的横向位移能力，填充式钢管阻尼器通过塑性变形耗散部分输入的地震能量，可以有效减小墩梁相对位移。首先阐明填充式钢管阻尼器的工作机理，试验研究其滞回性能和失效模式，并提出实用简化分析模型。在此基础上，以一座简支小箱梁桥为例，给出填充式钢管阻尼器主要参数的选取过程，分析了主梁和墩顶位移、桥墩与土-结构相互作用力以及填充式钢管阻尼器和桥梁挡块的滞回性能。结果表明：在地震作用下，填充式钢管阻尼器耗能和变形能力远大于钢筋混凝土挡块，附加填充式钢管阻尼器后，墩梁相对位移明显减小，而墩顶位移和墩底内力等变化不大，附加填充式钢管阻尼器后不会对桥墩、桩基等构件产生不利影响。