客运专线多跨连续刚构桥合龙顺序顶推力对变形和桥墩应力影响研究

由于预应力连续刚构桥具有受力合理、行车平顺、施工方便和养护费用少等优点,因而在工程上被大量采用,并且向大跨径发展。大跨径连续刚构桥施工完成后,主梁的成桥线形要与设计相符,以保证营运期间主梁的受力与设计一致。在连续刚构桥合龙时需要预先对桥墩进行水平顶推,不同的合龙顺序采用不同大小的顶推力。因此,不同的合龙顺序不仅对梁体的竖向变形会产生影响,而且对桥墩的受力状态也会产生不同的影响。现以某客运专线4跨连续刚构桥为例,应用数值仿真模拟的方法,对采用不同的合龙顺序顶推水平力作用下的竖向变形和桥墩应力进行了研究探讨。其成果可为今后连续刚构施工提供相关的参数或经验。     

波形钢腹板连续刚构桥的地震响应分析

为研究波形钢腹板连续刚构桥地震响应特性,分别对主跨160 m的PC及波形钢腹板连续刚构桥进行时程响应分析。采用MIDAS建立2种连续刚构桥模型,分析模型基本动力特性和在3种地震波作用下的地震响应。分析结果表明:波形钢腹板连续刚构桥振型贡献率无明显集中现象;地震波作用下,桥墩及主梁产生的轴力和绕横桥向弯矩较PC连续刚构桥大,绕顺桥向弯矩较PC连续刚构桥小;主梁跨中节点位移顺、横桥向均较PC连续刚构桥大;加速度衰减速度,顺桥向较PC连续刚构桥小,横桥向较PC连续刚构桥大;在主梁截面设计中,仍以静力计算结果控制。     

多跨连续刚构桥顶推合龙方案研究

混凝土收缩徐变长期作用及温度变化将对连续刚构桥主梁和桥墩的变形及内力产生较大影响.该文结合何家坝大桥工程实例,开展了多跨连续刚构桥合龙方案及合龙段顶推量取值的研究.通过分析比较,得到了多跨连续刚构桥合理的合龙方案及顶推力大小的优化计算公式.结果表明,六跨一联的何家坝大桥,其合龙顺序并不是常规的从边跨到中跨,边跨、中跨、次中跨的合龙顺序更有利于改善主梁与桥墩的变形,且能有效地改善桥墩底部的受力.     

桩-土共同作用对高墩大跨连续刚构桥响应研究

以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,基于Winkler地基梁理论,通过建立应用于连续刚构桥的桩-土共同作用计算方法,研究了桩土效应对大跨连续刚构桥的内力和变形的影响,以及墩身高度变化时桩土效应对大跨径连续刚构桥的影响。研究表明:桩土效应对主梁的竖向位移值及弯矩具有显著影响;桩土效应对主梁下挠的影响与墩高的变化近似成线性关系,随着墩高的增加其影响逐渐降低;桩土效应对主梁弯矩的影响效应与墩高的变化近似成线性关系,对矮墩的影响大于对高墩的影响。建议墩身高度百米内的大跨连续梁桥在设计及施工中考虑桩-土共同作用,以保证结构长期内力、变形分布更为合理、安全。     

高墩大跨连续刚构桥墩柱选型研究

大跨连续刚构桥在施工及运营阶段要求主墩满足结构受力所需的最小纵、横向刚度,从优化结构受力和经济性考虑,桥墩应具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度。以云南某地区一大跨连续刚构桥为工程背景,论述高桥墩设计中需考虑的主要控制因素及结构受力要求。分析比较矩形空心墩和双薄壁桥墩的受力特点、经济性及其适用条件,研究并比较这两种墩形的设计指标,对高墩大跨桥墩选型提供理论依据。     

边中跨同时合龙对高墩大跨连续刚构桥性能影响分析

目前绝大多数刚构桥的合龙成桥顺序是由边跨向中跨逐次合龙,合龙段施工时需进行多次结构体系转换。文中以贵州某大桥主桥为研究背景,通过有限元建模,分析高墩大跨连续刚构桥在边中跨同时合龙下成桥工况和运营10年后的结构性能变化,同时根据桥墩受力最优原则,结合影响矩阵法与最小二乘法优化计算合龙前的顶推力。结果表明,不同合龙顺序对桥墩最大应力和主梁最大应力影响较小,对主梁成桥线形及运营10年后线形有一定影响;在优化后顶推力作用下,运营10年后主墩纵向偏位较小,边中跨同时合龙方案可行。     

大跨径混合梁连续刚构桥边中跨比及墩高性能研究

大跨径混合梁连续刚构桥中跨采用大节段钢箱梁,减轻了结构自重,增加了桥梁跨度。目前修建的大跨径混合梁连续刚构并不多见,混合梁多运用于斜拉桥中,故混合梁连续刚构桥的诸多问题并未得到解决,如混合梁连续刚构桥的边中跨比,混合梁连续刚构的适宜墩高等。以瓯江特大桥主桥为背景工程,通过改变边跨跨径和桥墩高度来研究大跨径混合梁连续刚构桥的边中比及墩高性能。大跨径混合梁连续刚构桥在恒载效应、收缩徐变效应、活载效应以及结构自振特性等方面,边跨增大对结构整体刚度影响不大,仅对边跨刚度影响较大。总体上中跨效应大于边跨效应,中跨结构刚度对结构的整体刚度起决定性作用。对桥墩的高度变化影响分析表明桥墩高度不宜做的过低,否则效应值会出现突变,当墩高增加到一定程度,对主梁的受力性能改善程度有限。     

预应力损失对大跨混凝土连续刚构桥长期性能影响分析

以大埠河大桥、蛇背大桥两座大跨混凝土连续刚构桥为实例,采用数值模拟计算的方法,对主梁施工全过程进行模拟分析,研究施工阶段预应力损失情况,并分析不同预应力损失对大跨混凝土连续刚构桥长期性能的影响。模拟边跨底板束钢绞线B、边跨顶板束TB、顶板束T、腹板束F、跨中底板束Z、跨中顶板TZ预应力减少20%对主梁运营阶段收缩徐变变形的影响,研究结果表明,顶板束预应力损失对主梁竖向下挠的影响最大。研究预应力损失影响对于控制主梁后期下挠,增加大跨混凝土连续刚构桥的长期性能具有重要的意义。     

矮墩连续刚构桥合龙顶推计算分析及施工控制研究

花都至东莞高速广园快速路跨线桥为(75+125+75) m矮墩混凝土连续刚构桥,上部结构为单箱单室直腹板变截面预应力混凝土箱梁,中跨采用顶推合龙。利用Midas/Civil软件建立三维空间有限元模型,进行顶推效应计算,分析顶推合龙对于施工预拱度的影响,以及顶推对主梁受力性能的改善情况。通过计算可知,顶推对主梁施工预拱度影响较为明显;通过施加顶推力,可以改善混凝土收缩徐变引起的主梁下挠现象,可以改善主梁及主墩的受力性能。同时研究顶推过程中顶推力与位移、应力之间的关系,提出矮墩连续刚构桥中跨合龙顶推过程控制方法,为同类型的桥梁顶推合龙施工控制提供了一定的参考。     

钢管混凝土桥墩的适用性研究

针对钢管混凝土结构的优势和连续刚构桥的受力特点,提出以钢管混凝土结构作为连续刚构桥的桥墩,并对其展开了相应的研究。以某大跨连续刚构桥为依托工程,采用理论计算结合有限元分析的方法对原设计桥墩截面进行合理性检验并进行了钢管混凝土桥墩试设计。最后通过有限元分析计算比较了这2种桥墩在墩顶顺桥向位移、结构内力分配和材料造价三方面的差异。计算结果表明:在相同的条件,钢管混凝土桥墩相比于钢筋混凝土双薄壁墩抗推刚度更小,更能适应上部结构的变形,结构受力更加均衡,材料用量更少,施工更方便,工程造价更低。钢管混凝土桥墩适用性较好,值得在施工工程中推广。     

考虑桩土耦合效应的大跨矮墩连续刚构桥施工过程受力分析

以某大跨度矮墩连续刚构桥为研究对象，采用大型通用软件进行施工模拟计算，对比研究了全桥在桩土耦合作用和中跨合龙前考虑顶推力条件下的结构受力状况。研究结果得出，矮墩刚构桥的力学性能容易与常规刚构桥的力学性能相混淆，在设计和施工中应提出改善主梁和矮墩的受力状况的有效措施。     

考虑桩土作用的高墩大跨连续结构几何非线性效应分析

在迅速崛起的西部高原山区高墩大跨桥梁多以百米左右的高墩大跨连续刚构桥为主,其几何非线性问题变得越来越重要。为了研究桩土作用下该结构的几何非线性效应,以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,利用大型有限元软件进行了考虑桩土效应的几何非线性施工全过程模拟。对比分析了该类型桥梁在桩土作用下几何非线性效应对结构应力和位移在施工阶段及成桥后的影响程度,并研究了不同墩高情况下几何非线性效应对该类型桥梁的变形及结构内力的影响规律。分析结果表明:几何非线性效应对主梁断面顶、底板应力的影响随着悬臂长度的增加而逐渐增大;考虑比不考虑几何非线性效应的主梁竖向位移值小,且位移曲线平顺连续;几何非线性效应对主梁弯矩和主墩剪力影响较大,且剪力分布的非线性随墩身高度的增加而明显,呈先增大后减小的现象;几何非线性效应对边跨主梁弯矩的影响效应随墩高的增加而减小,对墩顶及中跨主梁弯矩的影响随墩高的增加而增大。为了更好地控制结构应力及线形,建议高墩大跨连续结构在设计及施工控制中应着重计入几何非线性效应的影响。     

曲线连续刚构桥汽车荷载效应计算

在高原山区,为了满足线形的要求,曲线连续刚构桥是常用的桥型。主梁在汽车荷载作用下的弯矩计算对验证其承载能力至关重要。目前对曲线连续刚构桥,尤其是小半径曲线梁桥的弯矩计算方法尚有不足。为了进一步完善其内力分析计算理论,本文根据位移法推导得出3跨连续刚构桥中跨跨中弯矩的计算公式,在此基础上再推导得出曲线连续刚构桥的中跨跨中弯矩的计算公式。     

2孔40 m预应力钢-混凝土组合梁结构设计

多孔连续梁因其受力合理,能有效减小建筑高度,故在设计中普遍采用。而2孔连续结构一般因墩顶负弯矩及跨中正弯矩均较大而不予采用。针对预应力钢-混凝土组合梁上跨京秦高速公路的设计实例,从提高其承载能力、刚度,改善受力性能的角度,介绍2跨预应力钢-混凝土组合箱梁的结构设计及施工情况。     

基于反应谱法的高墩连续刚构桥地震响应特性分析

以某连续刚构桥为研究对象,借助大型有限元程序,建立了考虑主梁-桥墩、主梁-桥墩-桩基以及主梁-桥墩-桩基-土层的3种不同有限元模型;基于反应谱法,对高墩连续刚构桥的地震响应进行了相应研究。结果表明:考虑主梁-桥墩的有限元模型的自振频率明显高于考虑主梁-桥墩-桩基-土层的;横向地震加速度对连续刚构桥梁体弯矩影响较大,设计时应予以充分考虑;顺桥向地震加速度对梁体轴力影响较小,而横桥向地震加速度对轴力影响相对较大;横桥向地震加速度对梁体剪力影响程度大于顺桥向地震加速度的影响程度,且对梁体横向位移影响较大,但对顺桥向位移影响较小。     

连续刚构桥梁梁高抛物线指数敏感性分析

随着桥梁工程技术的快速发展,桥梁工程精细设计显得越来越重要。结合主跨150 m连续刚构桥,通过适当提高主梁跨中截面高度、增强主梁根部以及1/4L区域的抗剪截面的方法,改善了大跨连续刚构桥的主拉应力、底板应力及长期挠度,并根据主梁纵向、横向受力影响及经济比较后,提出主跨150 m连续刚构桥的梁高及底板厚度变化抛物线指数(2次、1.6次)的选取建议,为其他相近主跨桥梁工程提供了有益的参考。     

收缩徐变模型在预应力混凝土连续刚构桥不同部件上的适用性研究

为考察JTG D62-2004混凝土收缩徐变模型在预应力混凝土连续刚构上的适用性,以芝来沟大跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,采用现场实测和理论模型对比的方法,对比分析了桥墩、主梁底板、主梁顶板的收缩徐变。结果表明,JTG D62-2004模型可以很好的对桥墩、主梁底板的收缩徐变进行预测,而对主梁顶板来说则需要乘1.8倍的修正系数。该结论可供设计、施工监控等部门参考。     

客运专线多跨连续刚构桥合龙顺序对桥墩水平顶推位移影响研究

由于多跨连续刚构合拢过程是结构体系转换过程,使得结构从悬臂施工时的静定结构转化为连续的超静定结构。同时,梁体合龙时桥梁的主墩会发生向内弯曲变形,多大的桥墩弯曲变形,会对结构的受力产生不利的影响,而且也会对结构造成结构在后期的运营中梁体预应力的松弛。对此,在连续刚构桥合龙时需要预先对桥墩进行水平顶推,顶推的水平位移太大会造成施工中桥墩墩底开裂,顶推位移太小会对成桥后的桥墩造成开裂。现以某客运专线4跨连续刚构桥为例,应用数值仿真模拟的方法,对采用不同的合龙顺序情况下,桥墩顶推水平位移进行研究探讨。其成果可为今后连续刚构施工提供相关的参数或经验。     

连续刚构桥单双薄壁墩地震响应的对比分析

单双薄壁墩是连续刚构桥桥墩常见的两种形式,论文对比研究了它们对高墩大跨弯连续刚构桥动力及地震响应的影响规律。以某座桥梁工程为背景,建立了空间有限元分析模型,分析了墩底固结和桩土共同作用两种工况下连续刚构桥的自振特性,在此基础上,利用线弹性的时程分析法,对两种桥墩形式下结构的地震响应进行了对比分析。结果表明,相同条件下采用双薄壁墩可以有效地减小主梁的弯矩响应和位移响应,降低墩底应力,所有这些都是以增大双薄壁墩底轴力为代价的。其研究成果可供桥梁初步设计及弹性抗震设计参考。     

连续刚构桥主墩经济性对比和双薄壁墩间距的设计研究

高墩大跨连续刚构桥通常位于山区峡谷,一般情况下由风荷载控制其设计,因此分析研究桥墩的合理形式至关重要。根据常用的桥墩形式,本文通过几个工程实例对双薄壁墩和单薄壁墩的经济性进行了对比分析,为施工设计提供一定的依据。当连续刚构桥跨径较大时,通常采用双薄壁墩形式,而双薄壁墩的墩间距H作为连续刚构的一个设计参数可以通过悬臂施工过程中的不平衡弯矩求得,为连续刚构桥墩尺寸拟定提供参考,并通过工程实例验证了本文墩间距范围计算公式的正确性和适用性。