乍嘉苏高速公路连接线大桥柔性墩设计

乍嘉苏高速公路连接线大桥为后张法预应力砼空心板连续桥面简支梁桥 ,其下部构造采用柔性墩。在桥梁墩台设计时 ,桥纵向墩顶水平力的设计计算值是否合理直接影响到墩身及基础设计的经济合理性。着重介绍该桥柔性墩设计中抗推刚度的选取、水平力的分配、滑板支座的处理及偏心距增大系数 η的确定等 ,并进行了分析与归纳     

半飘浮体系斜拉桥荷载试验有限元分析影响因素研究

针对半飘浮体系斜拉桥荷载试验初始有限元模型计算值与实测值存在偏差的情况,以某独塔四索面斜拉桥为例,分别考虑桥面铺装、弹性模量和支座摩阻及3种因素组合影响对该桥初始模型进行修正,对比荷载试验实测值、初始模型及修正模型计算值,分析上述因素对有限元模型计算值的影响。结果表明:对于半飘浮体系斜拉桥,桥面铺装和弹性模量对有限元模型计算结果有一定的影响,支座摩阻的影响最大;考虑支座摩阻后,主梁应变及挠度校验系数分别提高了13%、21%,并解决了初始模型中出现的计算位移方向与实测方向相反的问题。同时考虑3种因素修正模型后,应变校验系数为0.77～0.96,挠度检验系数为0.97,主梁和桥塔纵向位移计算值也与实测值吻合良好。     

大轴重重载铁路简支梁桥梁轨相互作用研究

为探明大轴重重载铁路简支梁桥上无缝线路钢轨纵向应力和墩顶水平力的分布规律,以我国在建的30t轴重重载铁路双线32m简支T梁为例进行梁轨相互作用分析。采用ANSYS建立多跨重载简支梁桥-无缝线路一体化分析模型(桥梁与轨道的非线性连接采用非线性杆单元模拟),研究温度和活载作用下钢轨纵向应力与墩顶水平力的分布特点,分析简支梁跨数对纵向力分布的影响。在此基础上,探讨检算钢轨应力时,挠曲力与制动力组合方式的合理性。分析表明:重载铁路简支梁桥上无缝线路钢轨所受纵向应力普遍比客货共线铁路大9.8%~31%;简支梁跨数增加至8跨时,钢轨和墩顶的受力逐渐趋近于稳定;在检算墩顶水平力时,采用挠曲力、制动力耦合的方式进行计算较为安全。     

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。     

摩阻和孔道偏差系数对双向预应力混凝土连续梁桥线形控制的影响

本文以某3跨预应力混凝土连续梁桥施工控制为工程背景,研究了摩阻系数、孔道偏差系数取值对桥梁施工线形控制的影响。试验数据表明,双向预应力混凝土连续梁桥的摩阻系数和孔道偏差系数的实测值和规范取值有很大差别。有限元分析表明,摩阻系数、孔道偏差系数对结构挠度有很大影响。因此,在大跨度预应力混凝土连续梁桥施工线形控制时要综合考虑实际摩阻系数、孔道偏差系数的影响。     

考虑轨道约束的高速铁路简支梁碰撞效应研究

为研究轨道结构对简支梁桥碰撞效应的影响规律,以沪昆线上某4-32m简支箱梁为例,采用大质量法分析地震动的行波效应,用Kelvin单元分析桥梁碰撞,用非线性杆单元模拟梁轨接触,建立了考虑滑动支座摩阻力、桥墩弯矩曲率非线性和桩土共同作用的梁轨系统动力有限元模型,分析了一致激励和行波效应下考虑轨道约束的高速铁路简支梁桥碰撞效应,并对梁缝宽度、线路纵向阻力等设计参数进行了敏感性分析。结果表明:轨道结构对桥梁纵向位移起到了约束作用,可减弱甚至消除梁体间的碰撞效应;适当增加梁缝宽度,可大幅度减小梁体碰撞次数和撞击力;线路纵向阻力减弱时(如采用小阻力扣件时),梁体间的碰撞效应增强。     

桥梁墩台顺桥向水平力分配计算

准确计算桥梁墩台顺桥向水平力,是桥梁下部结构分析的基础工作.该文基于刚度集成法,综合考虑活动支座的非线性影响和不同作用的加载顺序,提出墩台顺桥向水平力分配计算的非线性分析方法.计算结果表明:该方法能够充分考虑活动支座水平力与摩阻力之间的关系,给出不同作用下各墩台的精确水平力结果,计算结果更趋合理.     

考虑减隔震设计的弯桥地震响应分析

为充分了解山区高墩弯桥地震响应特性和抗震性能,以打庆高速打扮1号大桥为工程背景,采用Midas civil软件建立了计算模型并进行时程分析,研究了地震动入射角和摩擦摆支座对墩顶位移和墩底内力的影响。结果表明,随着地震动入射角的变化,墩顶纵向位移和墩底内力均呈现出先增大后减小的变化趋势,且最大纵向位移并未出现在最高墩的墩顶；摩擦摆支座曲面半径和摩擦系数的变化对墩顶最大纵向位移的影响较弱；当曲面半径一定、摩擦系数取为0.01时的墩顶纵向位移和墩底内力均为最大值。     

地震作用下高速铁路多联大跨连续梁桥碰撞效应研究

为研究采用支座隔震设计的高速铁路多联大跨连续梁桥在地震作用下的邻梁碰撞效应,选取某铁路三联12跨预应力混凝土连续梁为实际工程背景,采用SAP2000分别建立考虑CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的线桥一体化模型和不考虑轨道约束的传统模型,基于PEER强震数据库,选取近远场共7条地震波,考虑地震波纵向和纵向+竖向两种输入模式,首先以碰撞力峰值及碰撞次数作为评价指标,讨论了两种模型伸缩缝处的响应规律,并揭示其机理,然后考虑伸缩缝不同间隙,对两种模型的碰撞响应进行对比,最后引入碰撞影响因子,对碰撞引起的固定支座的剪力变化情况进行了分析。结果表明:不同地震波激励下碰撞特征为一次碰撞激发巨大碰撞力和多次连续碰撞;轨道系统的存在使得远场地震动下碰撞消失,近场地震动下碰撞减弱;无论邻梁碰撞反应还是碰撞对下部结构的影响,相比远场地震波,脉冲特性使得近场地震波作用效应更剧烈;考虑竖向地震动时,双曲面隔震支座动反力变化可能引起支座滑移位移增大导致碰撞效应增大;碰撞对传统模型固定墩的影响较隔震体系更明显。建议位于高烈度区以支座为隔震设计的桥梁考虑邻梁碰撞进行减隔震设计计算。     

梁桥桥墩纵桥向计算长度系数研究

采用静力法建立墩底固结墩顶具有弹性约束的桥墩弯矩平衡微分方程,引入边界条件,得到在竖向临界荷载下桥墩的稳定方程为关于桥墩计算长度系数μ、墩顶纵向约束刚度与桥墩抗推刚度比m、墩顶扭转约束刚度与桥墩线刚度比n的超越方程。编制计算程序求得不同刚度比下桥墩计算长度系数的数值解,制成可供设计使用的计算表格并拟合了简化计算公式。计算结果表明:梁桥设置支座时,桥墩的计算长度系数为1.4～1.9;采用固结墩可以显著降低桥墩的计算长度系数,其最小值接近于1.0。     

高墩桥梁纵桥向减震设计方法研究

运用有限元软件SAP2000,对等墩高、对称和非对称三种高墩某连续刚构桥纵桥向进行不同地震强度水平非线性时程分析,得到各模型纵桥向线性地震反应规律。通过对比三种模型可知,等墩高模型各墩纵桥向基本为一致振动,地震力分配模式最优,对称模型和非对称模型由于墩高相差较大,各墩振动不一致,故各墩地震力分配相差较大。为使各墩振动趋于一致,使各墩质量、刚度趋于平衡,采用活动盆式支座加钢悬臂梁弹塑性阻尼器的方法来调整对称模型和非对称模型各墩刚度,利用一系列的设计流程达到高墩桥梁减震设计的目的。     

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。     

改变支座模型对梁式桥地震反应的影响分析

针对一座4跨梁式桥在地震作用下的反应,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元建立4种模型进行了动力特性分析;并选取3条地震波,进一步对比分析了支座模型改变后连续梁桥和简支梁桥内力和位移的地震反应。结果表明:改变梁式桥支座模型,上部结构在桥台和梁端间伸缩缝处及相邻梁和桥墩间伸缩缝处相对位移的地震反应会明显变大,但桥墩内力和位移的地震反应明显减小,隔震效果显著;合理选择台梁间、墩梁处和相邻梁体间伸缩缝处限位弹簧装置的刚度可以有效地减小上部结构在地震中的相对位移,防止其发生梁端碰撞和落梁破坏。     

考虑边界非线性的高震区小箱梁桥地震响应分析

在考虑边界非线性及材料非线性的基础上,采用时程法分析了不同墩高形式下水平力分散型、高阻尼、铅芯橡胶及摩擦摆4种支座对小箱梁结构受力的影响。结果表明,铅芯橡胶与摩擦摆式减隔震支座能够有效降低地震作用下结构的纵横向响应。所得结论可为同类高震区桥梁设计提供参考。     

预应力混凝土箱梁损伤后剩余承载力计算及变化规律研究

目前对在役桥梁进行技术状况评定时,往往需采用荷载试验的方法来反映桥梁结构实际损伤所产生的性能退化。然而,荷载试验方法存在费用高、耗时长等问题,进行荷载试验代价巨大,且对于存在损伤的结构具有一定的风险。因此,基于对一新建跨径30 m预制预应力混凝土箱梁进行的足尺模型试验结果,构造定义了2种不同的刚度损伤折减系数,结合规范给出的开裂构件抗弯刚度计算公式,提出基于刚度损伤折减系数计算构件实际剩余承载力的计算公式。结果表明：2种方法定义得到的抗弯刚度折减系数的变化趋势基本一致,箱梁在出现损伤后的刚度折减效应明显,从箱梁出现开裂损伤到承载能力极限状态刚度折减约40%,相邻两截面的刚度折减可近似呈线性分布;基于刚度损伤折减系数计算的剩余承载力与试验值的偏差都在5%以下;结合刚度折减系数沿箱梁纵向的分布规律,可计算得出在跨中截面出现损伤后,沿箱梁纵向各截面实际剩余承载力的分布规律。提出的基于刚度损伤折减系数计算实际剩余承载力的方法,可通过结构外观检查结果实现对带有损伤的预应力混凝土箱梁实际剩余承载力的准确计算,该方法简便可行、费用低廉,同时也可为出现损伤的在役桥梁技术状况评定及剩余承载力计算提供一定的借鉴。     

采用结合梁建造先缆后梁自锚式悬索桥的研究

自锚式悬索桥传统上采用先架梁、后挂缆的施工顺序,需设立大量的临时支架以支撑主梁,使该类桥式的应用推广受到了限制。针对100~500m中等跨度的自锚式悬索桥,文章提出一种先架缆、后挂梁的设计施工方案。并计算施工过程中墩顶必须承受的最大水平拉力以及钢纵梁的最大轴向压应力。结果表明,在一定跨度范围内,墩顶最大水平分力以及纵梁的压应力可以接受,故此法能够克服目前自锚悬索桥需设立临时支架的弊端。     

大跨连续梁桥不同支座体系地震响应对比及参数研究

为解决大跨连续梁桥在不同支座体系下的地震响应及阻尼器参数对主梁位移的影响,以某座大跨(70+110+70)m连续梁桥为例,分别采用盆式支座、摩擦摆减隔震支座和摩擦摆减隔震支座+阻尼器支座体系,通过有限元软件Sap2000模拟分析桥梁在地震作用下的特性。结果表明:1)在地震作用下,采用摩擦摆减隔震支座体系能有效降低桥墩的地震响应;2)在摩擦摆减隔震支座增设阻尼器可减小主梁位移,但桥墩内力随之增大;3)阻尼器的参数应依桥梁的特性合理选用。     

宽墩窄塔独塔斜拉桥塔梁墩结合段设计与受力分析

为了解决柱式塔斜拉桥在塔柱横向尺寸受限情况下的塔梁墩结合段设计难题,以沪武高速公路罗埠河大桥为依托,通过理论分析和数值模拟的方法,对一种宽墩窄塔的塔梁墩结合段构造设计与受力性能进行研究。研究了宽墩窄塔的柱式塔与主梁结合段的合理构造及相应设计方法,并对这种新型构造进行了受力分析。结果表明,通过在结合段内设置合理的连接横梁和过渡构造,宽墩窄塔结合段可形成合理的构造形式,满足局部传力的要求;通过纵桥向设置刚度过渡段,增加主梁高度,配合横向弧形过渡结构,提高主梁和宽墩之间的刚度连接,使得主梁的内力可以直接传递至宽墩,降低对窄塔的影响;研究提出的宽墩窄塔塔梁墩结合段的传力可靠,应力传递平顺,应力状态均处于合理范围。形成的宽墩窄塔结合段构造形式及其设计方法可为类似在塔柱横桥向尺寸受限情况下的结合段设计提供参考。