高速铁路混凝土简支箱梁桥地震偏移顶升与复位

某高速铁路线上的9座32、24 m预应力混凝土简支箱梁桥因地震发生梁体与支座连接螺栓剪断、梁体偏移等病害,需对桥梁震害进行整治,不切断钢轨、不扒除道砟,对梁体进行顶升与纠偏复位,并更换损坏的支座螺栓。仅顶升的梁体采用300 t单向顶升千斤顶,需纠偏复位的梁体采用300 t级三向千斤顶,每个支座布置2台,1孔梁共8台,千斤顶横桥向中心距2.77 m,顺桥向中心距0.8 m。对于梁体未偏移但需更换支座螺栓的梁跨,采用单墩四支座同步顶升;对于梁体偏移且需更换支座螺栓的梁跨,采用两墩八支座同步顶升。纠偏复位梁体时,采用PLC同步液压控制系统控制千斤顶同步顶升和平移,竖向位移控制在5 mm内。采用该技术顺利完成整治施工,实测梁体混凝土横向最大拉应力1.7 MPa,钢轨应力增量18 MPa,横向纠偏力1 600 kN,纵向纠偏力3 850 kN。     

北江大桥引桥整体顶升施工仿真分析

北江大桥为多跨连续梁桥,由于佛开高速扩建,该桥引桥采用整体同步顶升施工,需顶升0.150~1.491m。为分析该桥在顶升施工中的梁体受力,为施工提供指导,采用ANSYS软件建立该桥15~22号墩连续梁模型,对同步顶升力、落梁调整到位后梁体的受力进行计算分析,并研究纵、横向误差对梁底应力和支座反力的影响。结果表明:在同步顶升过程中,理论顶升力与实测值接近;落梁后梁体应力变化的理论值与实测值接近,梁体仍处于受压状态;1cm的纵向顶升误差不会使梁体出现拉应力,也不会使支座反力出现较大变化;1cm的横向顶升误差使梁体出现拉应力,使支座反力出现较大变化。因此须严格控制顶升误差,建议纵向顶升误差不超过10mm,横向不超过5mm。     

大跨径混凝土连续梁桥整体顶升施工分析

横潦泾大桥主桥为主跨125m的变截面预应力混凝土连续箱梁桥,由于苏申外港线航道整治,为满足Ⅲ级航道通航尺度的要求,该桥采用整体顶升技术将桥梁整体抬高约1.58m。为保证顶升期间梁体应力变化在安全范围内,采用有限元软件建立支座处箱梁节段实体分析模型及三维变截面梁单元模型,分析顶升期间梁体受顶部位的局部应力及顶升不同步引起的梁体应力,并进行顶升过程应力监测。结果表明:主梁受顶局部底板应力较大,将局部底板厚度由0.7m增至2.0m;顶升前、后梁体整体应力保持在±0.72 MPa以下,满足梁体应力的安全储备要求;顶升后,该桥的顶升位置偏差均小于0.005m,满足设计要求。该桥改造后已安全运营5年,主体构件未发现新裂缝,结构整体安全,证实了超百米级连续梁桥整体顶升的可行性。     

连续钢箱梁桥顶升改造方案比选及关键技术

厦门仙岳路跨台湾街路口连续钢箱梁桥(编号L3)为(36+45+36)m竖向凸曲线下坡桥梁,根据高架桥提升改造的线形要求,需将L3联桥顶升调整为凹曲线上坡桥。经多方案优化确定采用先整体顶升后将其切割为7段进行调坡改造的方案。采用有限元软件建立L3联桥整体及局部模型,通过顶升改造施工仿真优化,设定了现场实时监控的位移和应力偏差预警值,确定每次顶升行程100mm;对顶点位置钢箱梁腹板增设加劲肋进行加固,避免腹板局部失稳;设置独立的纵向限位装置,使L3、L4两联桥梁的纵向伸长互不干扰;按精确理论计算值给千斤顶和分配梁中心设置预偏心,解决梁体旋转伸长问题;加工可微形转动的千斤顶支撑垫板和不同倾角的楔形钢板垫块,保证分配梁底面和千斤顶顶面在顶升过程始终保持密贴。     

连续箱梁桥同步顶升技术研究

为对连续箱梁桥同步顶升技术进行研究，以淮北某立交桥为研究对象，通过顶升全过程监测以及有限元分析，分析了连续梁桥顶升过程中位移和应力变化情况以及顶升位移偏差对结构内力的影响。结果表明，在更换支座的过程中，结构会产生较大横向和纵向偏位，应密切关注各顶升支点位移情况，同时做好限位措施；顶升过程中，梁底受力方向与桥梁竖向位移差异变化基本一致，顶升施工安全可靠；截面的附加应力对中墩的位移偏差更加敏感。     

在役大悬臂箱梁桥顶板加劲腋纵向开裂成因分析

以某大跨度连续箱梁桥梁体顶板加劲腋纵向开裂为背景,建立考虑悬臂施工和成桥运营阶段的大桥三维实体有限元模型,分析了横向预应力张拉、挂篮前移、施工不平衡堆载、重车偏载、梯度温度等不同荷载工况对箱室顶板加腋处横向应力分布的影响。结果表明,施工/运营阶段最大组合应力接近混凝土抗拉强度标准值,对大悬臂箱梁,横向预应力张拉是引起梁体纵向裂缝的主要原因。     

静风荷载作用下大跨度钢管混凝土拱桥位移的数值模拟

基于贵州某大跨度钢管混凝土拱桥,通过对静风荷载下大跨度的钢管混凝土拱桥其所产生的最大位移进行模拟计算,并使用有限元计算方式建立大跨度钢管混凝土拱桥梁体、墩台、基础相互作用的一体化模型,对静风荷载作用下的桥位移进行了数值模拟。结果表明,梁体、墩台在静风荷载的作用下会有较大的横向位移产生,在梁体中间位置出现最大值;在梁体、墩台等位置受到最大静风荷载时,横向位移生成的轨向不平顺值要比高速铁路产生的不平顺管理值小得多。在静风荷载下,桥体的桥型对其高墩所产生的横向位移数值影响效果并不明显,当该桥体呈现连续桥梁和连续刚构桥时,边墩墩顶的横向位移相差为0.51 mm;中墩墩顶横向位移分别为7.0、6.7 mm。高墩大跨桥梁纵向位移会受到不同桥型的影响。在不同初始荷载集度达到极限状态时,内力和位移曲线形状非常相似,这说明根据设计的初始荷载集度,计算得到的位移变化曲线可对结构极限承载力进行精确分析。     

预应力混凝土箱梁桥施工中的裂缝成因分析与修补

针对预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中箱梁悬臂端底板出现纵向裂缝的现象,在预应力张拉过程中采用光纤传感技术对悬臂端底板受力状态进行实时监测,将监测结果与拆模后的观测情形对比,证明此种监测方法能有效反映混凝土箱梁结构在施工过程中的响应.通过理论分析找出了底板裂缝成因,并利用有限元软件ANSYS对整个施工结构进行数值模拟,得出不考虑混凝土箱梁与外模板之间摩擦作用时箱梁结构的应力、位移值,与实际观测结果比较吻合.最后,采用BICS工法对梁体裂缝进行了修补.     

斜交连续箱梁顶推施工中落梁仿真分析

为了解斜交连续梁桥顶推落梁施工中结构受力状态,给施工提供技术支撑,以长沙市营盘东路浏阳河大桥为例,采用在支承处节点施加强迫竖向位移的方法模拟箱梁的落梁过程,对落梁过程进行仿真分析,计算千斤顶的顶升力和混凝土箱梁的应力,与实测结果进行比较,并分析相邻墩顶的梁底高差对顶升力和箱梁应力的影响。结果表明:箱梁顶、底板始终处于受压状态,且只有顶升处的梁体及其相邻梁体的应力变化相对较大;当相邻墩顶的梁底高差在25mm以内时,其顶升墩处的顶升力增量在5%以内,且顶升墩处箱梁截面仍处于受压状态;落梁过程中,顶升力和箱梁应力的仿真计算结果与实测结果吻合较好,说明仿真分析准确、可靠。     

某曲线梁桥出现平面转动位移的原因分析及处理措施

结合工程实例,分析混凝土曲线连续梁桥出现梁体平面转动位移的原因,介绍采用梁体顶升纠扭,同时对远端支座增设横向限位,以使梁体恢复到设计状态的具体措施。     

连续曲线梁桥顶升纠偏仿真分析方法

本文针对弯梁桥中普遍存在而又极易被人忽视的桥梁偏位问题展开研究。以依托工程——孤山川11号桥(曲线梁桥)为例,对桥梁顶升、纠偏数值模型的建立方法进行了讨论,在此基础上完成了对依托桥梁的顶升、纠偏施工仿真分析。得出了使用位移模拟主梁顶升施工,顶升桥台处主梁截面应力增量与顶升桥墩处主梁截面应力增量差别较大;顶升桥台与桥墩断面主梁时,其截面应力增量规律相似,且小于应力限值等结论。论文所提分析方法从理论上保证了桥梁顶升、纠偏施工的安全性和可行性。     

大跨波形钢腹板组合箱梁桥悬臂施工力学分析

基于某13跨波形钢腹板连续梁桥,采用实际监测法和有限元数值模拟法,研究了波形钢腹板组合箱梁桥悬臂浇筑施工过程中温度效应和应力状态两个关键力学问题。研究结果表明,波形钢腹板组合箱梁桥悬臂施工过程中,大气温度变化可以引起梁体产生不可忽略的位移。施工过程中混凝土顶、底板由于剪力滞效应影响,纵向正应力呈现不均匀分布,而腹板剪应力分布均匀,且基本不受预应力施加的影响。     

横向分段施工预应力混凝土斜箱梁的模型试验研究

根据工程实际需要,提出横向分段施工预应力混凝土斜箱梁结构的施工方式,并对此施工方式的箱梁桥和整体浇筑的箱梁桥进行模型试验研究与有限元计算。通过各种工况的试验加载,及对实测得到的试验数据（挠度和应变）数理统计、图表分析比较和相应的有限元分析,定量比较了两者的受力性能差异,即混凝土开裂前,横向分段施工预应力混凝土斜箱梁的挠度比整体浇筑斜箱梁的挠度约大5．3％,纵向应变比整体浇筑斜箱梁的纵向应变大13．5％,湿接缝的纵向应变是整体浇筑施工斜箱梁的纵向应变的59％。横向分段施工预应力混凝土斜箱梁截面上存在着预应力的应力重分布,此重分布应力对湿接缝的混凝土受拉变形产生了抑制作用,且现有的有限元通用程序尚无法计算此应力重分布值的大小、     

斜拉桥Π形主梁桥面板纵向裂缝成因分析

某桥为2×122.5m独塔斜拉桥,主梁为Π形截面预应力钢筋混凝土梁,该桥建成于20世纪90年代,经过多年运营,50号混凝土桥面板普遍出现纵向裂缝。为研究裂缝成因,采用有限元软件计算各种荷载作用下Π形梁桥面板的横向应力,通过荷载试验实测Π形梁桥面板的横向应力和纵向裂缝开展情况,并进行对比分析。结果表明:自重荷载不是桥面板产生纵向开裂的因素;汽车荷载对桥面板纵向开裂有一定的影响,但不是主要原因;按85规范温度梯度计算,桥面板底面未出现横向拉应力,按2015规范正温度梯度计算,桥面板底面拉应力达4.46 MPa,超过现行规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中有关C50混凝土的抗拉强度设计值,85规范关于温度梯度荷载的规定偏不安全,是导致桥面板纵向开裂的主要原因;横隔梁预应力对桥面板纵向开裂的影响较小。     

连续梁桥半桥同步顶升施工监控研究

以某连续梁桥支座更换工程为例,利用ANSYS有限元分析软件对顶升施工过程进行模拟,分析安全状态下的桥梁最大顶升量及应力变化范围,并在施工过程中对顶升位移和梁底应力进行跟踪监测。结果表明,现场监测数据与理论计算结果吻合较好,监控方案可为同类工程提供参考。     

连续梁桥桥墩纠偏顶推受力分析

结合某实桥工程实例,开展了连续梁桥的桥墩纠偏的顶推受力分析研究.通过分析比较,在桥墩安全允许的条件下,可把竖向顶升千斤顶放置在桥墩顶部来顶升主梁,在主梁底部安装纵向和横向复位千斤顶来纠偏.结果表明:考虑了桥墩的纵桥向偏位与横桥向偏位的实际线形的计算分析结果更接近实际情况,为了减小墩顶主梁在顶升时产生的竖向力对桥墩根部产生的弯矩值和墩顶产生的位移值,可调整千斤顶的纵向布置以减小偏心距.     

15跨一联PC连续梁桥支座纵向预偏量设置研究

湖北荆州市楚都大道海子湖特大桥为15跨一联的变截面PC连续梁桥,全长1 434m,主梁采用悬臂现浇法施工,利用挂篮在吊架上逐步合龙。该桥经6次分段合龙施工后才能最终合龙,合龙后梁体在多种因素影响下产生纵向变形,导致桥墩活动支座产生纵向偏移,需对影响支座纵向预偏量设置的各种因素进行研究。利用MIDAS有限元软件建立全桥施工模型,研究预应力、混凝土收缩徐变及温变因素对支座伸缩变形的影响,给出各活动支座预偏量设置值。结果表明:混凝土收缩与徐变对支座预偏量设置的影响最大,宜根据实测弹性模量和成桥10年计算支座的纵向位移;合龙温度偏差对支座纵向位移产生较大偏差;距离固定墩越远,各因素对支座的纵向位移量影响越大;综合考虑各影响因素的影响,A0台和A15台支座预偏量分别为-214.9mm和182.9mm。     

S形曲线钢箱梁斜拉桥沥青混凝土摊铺温度效应分析

大连滨海大道西延伸线张柏2号高架桥主桥为(50+96+192+70)m S形曲线钢箱梁斜拉桥,桥面铺装层采用热浇注式沥青混凝土摊铺方法施工,摊铺过程中出现了结构位移和应力较大等异常情况。为了解异常情况产生的原因,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型(钢箱梁采用壳单元模拟),分析摊铺过程中温度引起的桥塔纵、横向位移,以及主梁纵向、竖向位移和纵向应力。结果表明:摊铺温度导致结构产生较大的位移和应力,主梁和桥塔纵向位移均达22.8 cm,主梁最大竖向位移为25.9 cm,钢箱梁最大拉应力为143 MPa;摊铺过程中,结构纵、横向均存在较大的位移差和应力差,导致变形不协调和局部应力过大;结构位移、应力的计算值与实测值基本一致。该类桥梁施工时应调整摊铺工艺,降低摊铺温度效应。     

曲线钢-混凝土结合梁桥的温度应力

基于有限元软件分别对曲线钢-混凝土结合梁桥整体升温25℃和桥面板降温7.5℃进行受力分析。研究在整体升温的温度应力作用下沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、纵向应力值,并给出了整桥的变形云图;降温的温度应力下桥面板沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、混凝土板及钢箱梁底板纵向应力值,同样给出了桥面板及钢箱竖向位移分布云图。通过对曲线钢-混凝土结合梁的有限元分析,说明曲率效应和扭转效应在曲线梁桥计算中是不可忽视的。     

PC梁桥结构的钢绞线张拉问题及补救措施分析

以一座预应力混凝土斜梁桥和一座预应力混凝土弯梁桥的钢绞线张拉施工问题为例,针对张拉过程中出现的锚具回缩有效预应力损失、伸长量偏小力筋超张拉的问题,采用有限元数软件建立两座大桥的分析模型,详细考虑钢绞线现场施工状态,分析张拉施工问题对梁体结构的影响。分析表明:预应力混凝土斜梁施工过程中预应力筋伸长量小的问题可通过增大锚下控制应力改善,且对该现浇箱梁桥影响很小,结构在施工期间和设计规范确定的正常运营状态下是安全的,由于超张拉使用阶段预应力束的拉应力超过0.65fpk,但后续个别预应力束张拉控制应力按照不大于0.80fpk继续施工可行;预应力混凝土弯梁桥顶板4根负弯矩束的回缩对桥梁结构的正常使用极限状态有影响,造成斜截面抗裂验算超限,钢束的回缩使得这部分预应力筋的有效预应力减小甚至失效,造成该部位箱梁顶面最大主拉应力超过规范限值,可采取增加负弯矩区的有效预应力方式补救。