钢筋混凝土设缝墩抗推性能试验与分析研究

钢筋混凝土设缝墩是一种抗推柔度较大的新型桥墩,适用于连续刚构体系桥。该文制作了3个不同填料的钢筋混凝土设缝墩和1个整体墩模型,通过静载试验和数值分析,研究其在水平与竖向荷载共同作用下的极限承载力、延性及抗推柔度。试验采用单调加载直到模型破坏,检测了模型的应力变形、裂缝开展与破坏形态;采用计算软件,考虑混凝土与缝内填料的接触作用,建立结构有限元三维模型进行分析。研究结果表明:缝内填料与混凝土之间出现滑离;各设缝墩的极限水平承载力基本相同,比整体墩水平承载力降低约16%;4个模型墩的抗推延性系数为5.5～7.1,延性较好,整体墩与橡胶板设缝墩的延性大于空缝墩和竹夹泡沫板设缝墩;3个设缝墩抗推柔度比整体墩大有提高,设缝墩抗推柔度为整体墩的2.4～3.5倍,橡胶板设缝墩和空缝墩抗推柔度较高;设缝墩抗推柔度随缝宽增大逐步减小。     

采用设缝双肢墩的多塔斜拉桥温度效应分析

对于塔梁墩固结的多塔斜拉桥刚构体系,为了适应其主梁因温度引起的纵向变形,并减小桥梁结构温度应力,提出新型设缝双肢墩桥墩形式。建立采用整体墩和设缝双肢墩的两种斜拉桥有限元计算模型,分析比较温度作用下,主梁、索塔的位移及主梁与塔墩应力,结果表明在不同的温度荷载组合下,设缝双肢墩多塔斜拉桥主梁和桥墩的位移及应力状况均优于整体墩斜拉桥。分析结果可给设缝双肢墩斜拉桥设计提供参考。     

基于水平抗推刚度的长联刚构桥合理桥墩形式研究

当连续刚构桥梁的联长不断增加时,上部结构整体的纵桥向水平力(汽车制动力、风荷载)和温度力(升温、降温、收缩)对桥墩产生的作用也会不断增大,且对不同位置的桥墩影响大小不同,从而引起一些位置的桥墩在整体结构中承担过大的内力分配。为改善长联刚构结构的内力分配不均问题和解决长联刚构桥梁中各桥墩的结构形式设置问题,采用了单肢墩和双肢墩的墩顶水平抗推刚度的计算理论、长联刚构结构体系的力学分析理论,得到了单肢墩和双肢墩的墩顶水平抗推刚度的相互比值关系和不同位置桥墩之间水平抗推刚度的相互比值关系,并以实际工程为实例,基于上述2个相互比值关系,推导出长联刚构桥梁不同位置桥墩的合理墩顶水平抗推刚度和设置形式的设计方法,为合理设计长联刚构桥的桥墩形式提供依据和参考。     

匝道设缝墩曲线刚构桥模型试验研究

提出的匝道设缝双肢墩小半径曲线刚构桥新结构体系,具有结构整体性好且利于抗震、城市桥梁美观等优点,还可望能彻底解决曲线桥的倾覆问题。采用有机玻璃根据相似原理设计制作3跨1/30的试验模型,通过静力加载试验测得模型的应变和挠度。运用有限元软件ABAQUS建立不同半径的实体单元模型,对比分析匝道设缝双肢墩小半径曲线刚构桥的受力不均匀性。结果表明:荷载作用在边跨跨中时,边跨箱梁底板内外侧应力、挠度、支座反力及墩身应力的不均匀性较大,且支座反力与墩身应力不均匀性大于箱梁应力、挠度的不均匀性;荷载作用于中跨时结构受力较均匀;随着半径减小,箱梁挠度、支座反力及墩身应力不均匀性皆增大。     

刚构连续梁体系多塔混凝土斜拉桥工程创新技术

介绍了某实际工程五塔刚构连续梁体系混凝土斜拉桥工程结构设计。主要提出了两项新技术:为了适应多跨长联主梁温度、混凝土收缩徐变及地震作用下的纵向变形,提高桥墩的抗推柔度,设计了一种带隔离缝的新型桥墩,即隔离缝双肢墩;由于桥位处水深、桥梁景观效果要求高,桥墩防撞采用自浮式复合材料防撞系统这一新型防撞设施。所提出采用的两项新技术均具有力学性能、经济及美观上的优越性。     

汉江五桥主桥中跨合龙段顶推施工关键技术

襄阳汉江五桥主桥(左、右航道桥)为梁拱组合体系连续刚构桥,4跨连续结构,主墩采用双肢薄壁墩。为降低运营阶段主梁混凝土收缩徐变、温度荷载等对边墩的不利影响,设计要求在施工阶段对中跨合龙前对合龙口进行顶推,储备一定的应力与预偏在2个边墩处。在以往项目中,类似的合龙顺序与顶推工艺较少见,本文对汉江五桥顶推装置设计、顶推施工、顶推观测等方面进行了总结提炼,为类似工程提供参考。     

连续刚构桥薄壁墩抗推刚度计算方法研究

连续刚构桥在混凝土徐变、温变以及汽车制动力的作用下将产生水平变位,为了满足上部结构的水平变位,在设计中需合理地确定连续刚构桥主墩的抗推刚度。文中通过连续刚构桥墩身变形机理分析,提出了主动变形阶段和被动变形阶段单肢、双肢墩的各计算图式及其抗推刚度的计算方法,为连续刚构桥主墩设计提供依据和参考。     

荆州夏桥河大桥设计

荆州夏桥河大桥长378.6m,桥面宽26 m,为仿古17孔连续板拱桥,桥孔跨度18～26 m,桥跨从中间向两侧依次递减.拱圈为等截面钢筋混凝土板拱,采用矢跨比1∶2的圆弧拱,拱圈及承台上设置支撑墩,拱上支撑墩与桥面板整体现浇固结连接,承台上支撑墩顶设4 cm宽桥面板断缝.两侧桥台和2个中间墩设置为抗推力墩,以平衡竖向荷...     

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。     

单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩稳定性比较研究

为了对比单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩在不同荷载工况下的线弹性稳定性与非线性弹塑性稳定性,以吕梁环城高速公路机场2号大桥为工程背景,采用Ansys10.0软件建立有限元模型,研究了温度、风荷载、墩顶弯矩、汽车制动力、施工缺陷等因素对2类高墩初始几何缺陷的影响程度,分析了纵桥向、横桥向和双向初始几何缺陷对2类高墩稳定性的影响。研究结果表明:单肢箱形薄壁截面高墩的线弹性稳定性比双肢矩形薄壁截面高墩好;日照、风载、汽车制动力等因素对单、双肢薄壁高墩纵、横桥向位移影响并不相同;双向初始几何缺陷对结构的弹塑性稳定性影响最大,在相同的双向初始几何缺陷下,单肢箱形薄壁高墩稳定性系数的降幅比双肢矩形薄壁高墩大。     

三滩黄河大桥双薄壁桥墩的设计参数优化

根据双薄壁桥墩连续剐构桥特点及三滩黄河大桥实际情况,确定了山不同工况组成的计算方案,文中通过大量有限元分析,研究了双薄壁墩各设计参数与桥墩剐度的改变对结构的应力、位移、稳定性等方面的影响,同时根据优化分析结果,建立了主跨跨径、墩高、双肢间距及壁厚之间的函数关系。     

墩间系梁对双肢薄壁高墩连续刚构稳定性的影响

利用有限元软件Midas/Civil对双肢薄壁高墩连续刚构桥的最大悬臂状态和成桥运营状态进行稳定分析,并考虑日照温差和施工过程中的不平衡荷载以及静风荷载的影响,讨论墩间系梁道数及系梁位置对双肢薄壁高墩稳定性的影响。     

设缝墩多塔斜拉桥动力特性分析

设缝墩多塔斜拉桥是一种新的结构体系。建立设缝墩和整体墩斜拉桥有限元模型,分析比较两个模型自振频率与振型。结果表明,两个模型的一阶振型相同,均为主梁反对称竖弯+塔墩反向纵弯+纵飘;设缝墩斜拉桥相比整体墩斜拉桥模型,其基频降低16%,说明设缝墩多塔斜拉桥纵向柔度明显增大,适应纵向变形,有利于结构抗震和温度作用。     

钢管混凝土箱形叠合超高墩设计与静力性能分析

为了解钢管混凝土箱形叠合超高墩的设计理念和结构静力性能,以金阳河特大桥为背景,分析该类桥墩各部分作用和受力特性,并开展静力性能研究。该类桥墩内部的钢管混凝土格构柱为主要受力结构,并作为外包钢筋混凝土施工的劲性骨架;各柱肢钢管外包薄层钢筋混凝土以提高桥墩承载力;连接各柱肢的钢筋混凝土腹板参与抗剪。采用MIDAS Civil软件分析对比钢管混凝土箱形叠合超高墩和钢筋混凝土薄壁空心超高墩的静力性能。结果表明:最大悬臂施工阶段和成桥阶段,钢管混凝土箱形叠合超高墩的一阶弹性稳定系数大于钢筋混凝土薄壁空心超高墩;从墩顶向墩底分段增大钢管管径和壁厚,可使钢管和外包混凝土应力沿墩高方向不变;外包混凝土应力远小于钢筋混凝土薄壁空心超高墩,可采用较薄的低强度混凝土。     

临时墩对斜拉桥最大双悬臂施工状态的抗风性能影响分析

大跨径斜拉桥在最大双悬臂施工状态下其结构刚度较小,对于风荷载引起的结构风致振动响应较为敏感,增设临时墩能有效提高结构竖向刚度,改善结构抗风性能。以主跨跨径为316m的双塔斜拉桥最大双悬臂施工状态处于台风期为背景,通过有限元计算分析了3种临时墩设置方案(不设临时墩、设置边跨临时墩以及设置中、边跨临时墩),在最大双悬臂阶段对结构动力特性以及抗风性能的影响。研究结果表明:设置中、边跨临时墩方案对结构竖弯和扭转基频提高显著,相比于仅设边跨临时墩方案,结构颤振临界风速和静风扭转临界风速分别提高了82.5%和83.4%;设置中、边跨临时墩使结构主梁和塔柱在风荷载组合工况下位移响应大幅度减弱。     

预应力节段拼装式铁路桥墩抗震性能研究

为了解高地震烈度区预应力节段拼装式铁路桥墩的抗震性能,依托和若铁路桥梁工程,采用A baqus软件建立3个不同墩高(8 m、12 m、15 m)典型节段拼装式桥墩的数值模型,分析在静力推覆荷载和循环往复荷载下的力学性能,提出在不同地震作用下界面性能的设防目标,采用动力时程分析验证在地震作用下的安全性和可恢复性,建立桥墩...     

排架桩墩横向抗震计算及参数分析

桥梁墩柱延性不够导致弯曲破坏,抗剪能力不足可导致剪切破坏,文中利用抗推刚度等效的原则,将排架桩墩横向抗震计算模型进行简化,讨论了如何计算其横向地震荷载,对与排架桩墩横向地震荷载有关的参数进行了分析,说明了它们的影响趋势。     

西湖冲特大桥主桥结构设计关键技术

新建黔张常铁路西湖冲特大桥位于武陵山区,主桥采用60m+2×100m+60m连续梁,由于谷深、墩高,主桥抗推刚度满足行车要求较困难,边跨现浇段支架搭设、预压施工风险高。设计中采用中墩固接、边墩及次中墩设竖向支座的连续刚构体系解决了抗推刚度的问题,先中跨合龙、后边跨悬浇至边墩顶、最后在墩顶现浇剩余部分的工法取消了边跨现浇支架,规避了预压施工风险。     

单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥稳定性分析

单肢空心薄壁墩作为高墩连续刚构桥桥墩的主要形式之一,在工程中广受青睐,但其稳定性计算与分析较少见诸于文献。以墩高132m的黄石特大桥为依托,运用Midas/Civil建立空间有限元模型,对单肢空心薄壁高墩大跨连续刚构桥的各个施工阶段的稳定性进行计算,并将计算结果与理论推导公式进行对比检验。计算结果表明,其各阶段稳定性满足要求;最不利稳定状态出现在最大双悬臂阶段;横向的墩顶系梁可以显著增加稳定性;风荷载及温度荷载对稳定性的影响不明显。运用理论公式进行静定状态的墩顶临界荷载计算,其结果和有限元计算结果吻合,既简单又符合实际情况,可以在设计中直接运用。     

顶推施工中临时墩安全性分析

某新建高速公路跨线桥主线桥和E、H匝道桥跨越已通车高速公路，采用顶推法施工。本文以该实际工程为例，计算顶推施工过程中临时墩的受力，详细分析了各工况下各临时墩的反力，研究了各临时墩的安全性。同时对四氟乙烯滑板、滑道、顶推系统等进行了验算。计算结果表明：该桥施工过程中各临时墩及各辅助构造均满足安全要求。