高墩连续刚构桥地震响应影响因素分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,对桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素分析,同时也对典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:在桥墩高度为60~100 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减。桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1和97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥分析,双肢薄壁墩间距为8 m时,梁体位移与桥墩墩顶内力均达到最小,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

涂覆反射隔热涂料对高铁桥梁高墩日照温度效应的影响

以高速铁路78 m高空心圆端形桥墩为研究对象,利用ANSYS软件建立三维温度场和温度变形的分析模型,通过减小模型中桥墩表面短波辐射吸收率模拟桥墩表面涂覆反射隔热涂料的效果。计算结果表明:考虑反射隔热涂料的效果,日照辐射作用下的桥墩各处温度幅值明显降低,最大可达8.69℃。不考虑上部结构的约束,桥墩墩顶轴线处伸长最大可达到7.09 mm,而顺桥向、横桥向偏转最大可达到3.29、1.19 mm;涂刷涂料后桥墩顺、横桥向偏转位移值减小达60%以上,轴向伸长日变化值减小70%以上。考虑固定支座约束后,墩顶水平面内位移被约束在极小值,但桥墩轴向伸长不受影响,且涂刷涂层的控制效果与不考虑墩顶约束是一致的。说明在桥墩表面涂覆一层反射隔热涂料对于控制日照辐射下桥墩的温度效应的效果是显著的。     

纵目沟特大桥新型柱板式空心高墩设计

以黄陵—韩城—侯马铁路纵目沟特大桥主桥为背景,介绍一种105m墩高的新型柱板式空心墩。从主梁设计、桥墩设计构思、受力分析、试验研究方面进行研究。计算结果表明,柱板式空心墩各项指标均满足相关规范要求,克服了高烈度地震下黄土沟壑区桥梁设计的困难。     

铁路柱板式高墩连续刚构桥施工阶段抗风性能及P-Δ效应分析

以在建黄韩侯铁路的纵目沟特大桥为工程背景,建立相应的有限元模型,重点分析铁路柱板式高墩连续刚构桥梁施工阶段的抗风性能及P-Δ效应(重力二阶效应)。结果表明,新型柱板式桥墩在施工阶段抗风性能良好,全桥应力满足规范要求,在最大悬臂阶段和全桥合龙阶段侧向位移较大。在同时考虑风荷载作用和P-Δ效应的情况下,桥墩顶部侧向位移和悬臂根部的位移、应力都有所增加。     

高速铁路桥梁墩顶位移对CRTSⅡ型轨道几何状态的影响研究

建立了高速铁路桥梁及CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的有限元模型,计算分析了不同墩顶位移计算工况下的轨道不平顺,并结合相关规范给出了桥梁下部结构的位移限值建议值。研究发现,桥墩横向位移对轨向不平顺影响较大,轨向不平顺极值与桥墩横向位移基本呈线性关系,桥墩横向位移限值建议为9 mm;桥墩垂向位移对高低不平顺影响较大,高低不平顺极值与桥墩垂向位移基本呈线性关系,桥墩垂向位移限值建议为12 mm;当桥墩发生双向位移时,会使得高低与轨向不平顺小幅度增加,故桥墩双向位移限值建议为7.2 mm。     

新型柱板式超高空心墩预应力横梁施工技术

黄韩侯铁路纵目沟特大桥5号墩设计为新型柱板式空心墩,墩身纵横桥向结构均呈1.6次抛物线线形,由4根变截面立柱与3道横梁组成,高度105 m,在业界尚属首次。介绍了新型柱板式超高空心墩3道预应力横梁采用液压爬模支架体系与托架法现浇施工的关键技术,可为同类工程提供借鉴。     

重载铁路四线高墩大跨连续刚构设计研究

兴保铁路安家山河大桥为重载铁路四线桥,为跨越安家山河而设,主桥采用(80+130+80) m连续刚构,桥高达94 m。该桥面临多线、高墩、大跨等复杂问题,需对结构尺寸优化、主墩墩型比选、墩梁结合部位、中跨合龙顶力、施工阶段安全稳定性等方面开展研究。通过分析得出结论,中支点梁高采用9.2 m,跨中梁高采用4.8 m,梁部的刚度及强度均满足规范要求,整体指标较好;主墩采用空心墩与双薄壁墩组合,在保证足够刚度的前提下,有效降低刚度差;墩梁结合部位采用固结方式,节省大吨位支座及后期维修养护。经局部分析,梁体应力状态较合理;中跨合龙顶推力采用4 000 kN,改善了后期桥墩的受力及线形;主墩在梁体最大悬臂施工状态下安全性较好。     

高铁桥梁装配式双柱空心墩承插深度研究

高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的正确性。通过模拟桥墩在拟静力往复作用下的力学行为,得到双柱空心墩的力-位移曲线,对比承插式桥墩与现浇桥墩滞回性能的差异,结合应变渗透效应及纵筋发展长度确定了承插深度的合理取值范围,并提出最小承插深度计算公式。结果表明：承插式桥墩与现浇墩的承载力差别很小,墩高5 m和10 m时,相差最大为2.8%;承插式桥墩和现浇墩的刚度退化规律基本一致,刚度随着侧向位移的增加而降低,位移较小时刚度退化较快,位移较大时刚度退化减慢;纵筋在塑性铰区及承台顶以下应变渗透区内屈服,在此区域以下400 mm范围应变则迅速减小,应变渗透区段为承插式墩身易损部位;根据本文提出的最小承插深度计算公式得到的高铁空心墩的最小承插深度设计值为0.5D(D为墩柱外径)。为保证承插式桥墩的安全性,应采取合理构造措施确保桥墩应变渗透区段抗震性能,推荐高烈度区桥墩的承插深度大于0.5D。     

桥墩结构形式对大跨连续刚构桥抗震性能影响分析

以大准铁路增二线某大跨度连续刚构桥为工程背景,利用Midas/Civil建立有限元模型,比较单薄壁实心墩、独柱圆形实心墩、双薄壁实心墩三种桥墩对连续刚构桥抗震性能的影响。计算结果表明:单薄壁实心墩、独柱圆形实心墩、双薄壁实心墩对应结构自振频率依次增大,单薄壁实心墩与独柱圆形实心墩以桥面振动为主,而双薄壁实心墩以桥墩弯曲为主。同时,在横桥向地震波作用下,独柱圆形实心墩桥梁墩顶位移与中跨跨中位移峰值最小,双薄壁实心墩桥梁墩底剪力峰值最小;在纵桥向地震波作用下,双薄壁实心墩桥梁墩底剪力、墩顶位移与中跨跨中位移峰值最大,独柱圆形实心墩峰值最小。     

基于抗震设计的新型高墩构造比选——以黄韩侯铁路纵目沟特大桥105m高主墩为例

黄韩侯铁路纵目沟特大桥主桥位于湿陷性黄土沟壑区,5号主墩墩高105 m,为保证结构设计安全、提高抗震性能、减小基础设计难度,采用新型柱板式空心墩。该墩型需进行概念设计、构造和刚度比选,总体上把握桥墩性能。采用Midas/Civil软件,对墩柱截面形式采用圆形、正八边形、正四边形进行同精度比选,对墩柱内切圆半径进行比选,对墩身外轮廓线形进行比选。计算结果显示:结构一阶纵向周期均接近2.1 s,一阶横向周期略大于1.8 s。比选结果表明:主墩采用3道横梁,墩柱采用正四边形截面形式,满足行车要求、施工最便捷、质量最易保证;距离墩顶30 m高度范围采用等截面直线段设计,以下75 m采用1.6次抛物线设计,能有效节省工期和施工模板。该新型桥墩的成功实施,填补了我国铁路格构式桥墩设计的空白,为高烈度地震区高墩大跨桥梁设计起到很好的借鉴作用。     

连续刚构桥桥墩刚度对桥上无缝线路的影响

基于梁轨相互作用原理,通过改变连续刚构桥墩的刚度值,计算不同桥墩刚度对钢轨伸缩附加力、梁轨快速相对位移和墩顶位移的影响。分析可得:有砟轨道结构中,刚构墩刚度取值的大小对梁轨快速相对位移影响最明显,在温度跨度较大的连续刚构桥中,应考虑到桥墩刚度对梁轨快速相对位移的影响。对于(64+4×116+64)m和(72+3×116+72)m刚构桥,桥墩刚度不宜小于750 kN/cm/线。对桥梁结构进行优化设计时,梁跨应尽可能对称布置,以降低桥墩刚度对钢轨纵向附加力的影响。     

浅埋暗挖地铁区间下穿高铁特大桥风险分析

为研究浅埋暗挖隧道近距离下穿对邻近高铁特大桥的影响,以北京某地铁暗挖区间线路,与桥桩夹角为40°,净距仅2.1 m为工程背景,建立三维数值模型,模拟地铁左、右线暗挖区间侧穿高铁桥桩的施工过程,揭示既有高铁桥墩的变形特性。研究表明,未施加防护措施下,暗挖施工使高铁特大桥墩顶产生的最大竖向位移为5.03 mm,最大横向位移为3.23 mm,最大纵向位移为3.96 mm,不满足控制标准;在采取隔离桩及注浆加固措施的工况下,桥墩顶最大竖向位移为2.91 mm、最大横向位移为1.71 mm;最大纵向位移为1.13 mm,满足控制标准。结果表明,暗挖隧道小角度近距离下穿高铁特大桥方案可行,施作隔离桩及地表注浆加固措施可有效降低隧道施工对桥梁的影响。     

基于联动迭代及Heaviside函数的铁路桥墩刚度和位移计算方法

为提高铁路简支梁桥墩刚度及墩顶位移计算的准确度及通用性，克服桥墩及桩基设计中无法实时考虑桩-土耦合作用对刚度的影响，提出一种基于联动迭代及利用Heaviside函数的铁路桥墩刚度及位移计算的广义柔度矩阵法。该算法通过将桩基计算“m”法相关参数代入广义柔度矩阵，实现瞬态反馈桩长及地质变化对桥墩刚度的影响；基于力学等效原则推导集中荷载与分布荷载的等效节点力表达式，并通过将各荷载工况边界条件与Heaviside函数等效置换，得到桥墩单元作用任意形式集中荷载或分布荷载的等效节点力通用完备解；将该算法编入设计程序，实现铁路桥梁桩长、刚度、墩顶位移等参数的精准耦合计算。以变截面圆端形空心桥墩共同作用制动力、纵向风力及土压力为算例，计算结果表明，该算法与3种有限元软件计算的墩顶位移最大误差均在0.600%以内，计算精度高。     

“中国新型铁路第一墩”顺利封顶 可抗强烈地震

据西部网报道,5月4日,被誉为"中国新型铁路第一墩"的黄韩侯铁路段纵目沟特大桥5号主墩顺利封顶。据了解,它的封顶将对高墩结构方案研究、高墩力学特性研究、高墩车桥耦合力仿真分析、高墩抗风、抗震性能研究等一系列科研,以及新型柱板式空心墩施工积累技术参     

新型曲线柱板式空心超高墩施工技术

黄韩侯铁路纵目沟特大桥5#墩为105 m新型曲线柱板式空心高墩,也是国内铁路首次采用曲线柱板式设计。主要介绍了新型柱板式空心超高墩施工方案选取,墩身液压爬模工艺、线形监测控制及混凝土养护等关键技术,同时对施工中出现的问题与改进措施提出了建议,可为同类桥梁墩身提供借鉴。     

日温下高铁桥墩位移与钢轨变形的映射关系

研究目的:日照温度作用下,桥梁墩身向阳和背阳侧产生温差,从而导致墩顶发生横向位移,进而引起梁体、轨道横向偏移,最终使桥上钢轨产生横向不平顺。为指导桥墩设计和轨道养护维修,本文以高速铁路双块式无砟轨道-简支梁桥为研究对象,采用单位载荷法,分析墩顶横向位移与温差、墩高、墩宽的关系;基于线-桥-墩相互作用原理,推导墩顶横向位移与钢轨变形的映射关系,并提出相应的解析表达式。研究结论:(1)日照温度作用下桥墩墩顶位移与截面方向温差和墩身高度平方成正比,与其截面横向宽度成反比;(2)钢轨随桥墩墩顶横向移动产生的变形与其横向位移成正比,并与扣件间距、钢轨横向抗弯刚度等参数有关;(3)基于墩顶横向位移和钢轨变形之间映射关系的解析表达式,可以根据墩高、墩宽、桥墩温度差等参数,十分方便地得到钢轨横向变形曲线,对于指导桥墩设计和轨道养护维修具有参考价值;(4)本研究成果对于研究桥上其他单元式无砟轨道桥墩横向位移与钢轨变形的映射关系具有参考价值。     

高速铁路桥梁预制节段拼装桥墩抗震性能分析

为研究预制节段拼装桥墩在高烈度区的应用,依托某高速铁路桥墩,分别建立现浇墩(MRC)和预制节段拼装桥墩(PSBC)有限元模型并进行试验验证。通过增量动力分析,对比分析MRC和PSBC抗震性能,研究在设计地震、罕遇地震及极大地震作用下,预制节段拼装桥墩耗能钢筋配筋率、混凝土强度和预应力筋布置位置等主要设计参数对其墩顶位移、残余位移、接缝张开相对位移和弯矩曲率等抗震指标的影响。研究结果表明：MRC在各地震动作用下的弯矩-曲率滞回曲线较为饱满,地震波能量较大时,PSBC滞回曲线的捏缩现象显著,与MRC区别较大,以极大地震动为例,MRC墩底最大弯矩约比PSBC大15%,最大曲率约为PSBC的3倍。在地震作用下,PSBC墩顶位移大于MRC,残余位移、弯矩和曲率小于MRC。增大耗能钢筋配筋率、提高混凝土强度和分散布置预应力筋,均可有效减小PSBC墩顶位移、残余位移和墩底接缝张开相对位移。提高混凝土强度对残余位移影响较大,对墩顶位移、墩底接缝张开相对位移及弯矩影响较小。在设计地震作用下,各抗震指标变化不明显。罕遇地震作用下,耗能钢筋配筋率由1%提高到1.68%,墩顶位移、残余位移和接缝张开相对位移分...     

基于扣件受力的无砟轨道32m简支梁坡度限值

研究目的:基于有限元方法与梁轨相互作用原理,建立能够分析坡道上无砟轨道桥梁变形对扣件受力影响的平面模型,分析桥梁坡度、墩顶纵向水平位移等因素对扣件受力的影响,提出在考虑桥梁收缩徐变、基础沉降、桥墩纵向温差及列车荷载等条件下32 m简支梁适应的坡度,从而为桥梁坡度选择提供理论指导。研究结论:(1)桥梁坡度以及墩顶纵向水平位移的改变均会引起扣件受力,并且扣件所受上拔力最大值随着桥梁坡度、墩顶纵向水平位移的增加近似呈线性增大;(2)对于梁端悬出0.55 m的32 m简支梁而言,当桥墩高度为20 m时,由扣件上拔力不超限确定的最大坡度值为29‰,当桥墩高度为40 m时最大坡度值为20‰;(3)当桥墩纵向水平刚度增加、梁缝附近铺设过渡板或采用特殊扣件时,可以适当增加桥梁的坡度限值;(4)基于扣件受力确定的桥梁坡度限值可为今后线路选线设计及桥梁坡度设置提供借鉴和参考。     

非规则铁路连续梁桥抗震体系优化

从非规则铁路连续梁桥各桥墩协同抗震的角度,引入墩底摇摆隔震及支座减隔震,以1座(60+100+60)m连续梁桥为例,建立全桥动力分析模型进行地震反应分析,研究具有中等高度(20~30m)实心桥墩的非规则铁路连续梁桥采用摇摆隔震的适用性,以及全桥采用支座减隔震时的桥墩优化配筋准则。结果表明:采用摇摆隔震时,摇摆墩墩底恒载轴力大,提离位移敏感性高,地震作用下墩顶位移可控制在较小的范围且提离后墩底弯矩变化稳定,易随其余各墩协同抗震,经抗震性能验算确定摇摆墩配筋率为0.6%;采用支座减隔震时,桥墩本身地震反应贡献率最高可达71%,桥墩惯性力主控墩底内力,以地震作用下各墩同步保持弹性为原则,优化后各墩配筋率依次为0.7%,0.3%,0.5%和0.7%。以上2种优化均可使非规则铁路连续梁桥达到"大震不坏"的设防水平。     

禹阎高速公路金水沟特大桥成套施工技术

金水沟特大桥位于陕西省合阳县境内,中心里程K64＋162,桥跨设计为（88＋5×136＋78）m,全长855m,为预应力混凝土刚构连续箱梁桥。桥墩采用矩形薄壁空心墩,4#墩最高98m,桩基为Ф1．7m钻孔灌注桩,最大成孔长110m,每个承台24根群桩。该桥技术含量高,施工难度大,