浅谈曲线梁预应力横向效应

该文结合广州市东晓南路曲线梁的实际设计经验,分析了曲线梁中预应力的横向效应对主梁及下部结构的影响,以及曲线梁如何从构造上更好地防止腹板崩塌。     

曲线梁桥合理水平约束体系研究

为了研究曲线梁桥径向侧移病害产生的原因及其防治措施,采用了有限元数值方法,分析了曲线梁桥传统水平约束体系的局限性,基于曲线梁桥的温度变形特点,提出了一种曲线梁桥的"温度自适应"水平约束体系形式以及与其相适应的销轴式限位约束措施,同时讨论了限位销槽安装角度对销轴受力的影响。结果表明:对于小半径大跨径的预应力混凝土曲线梁桥,传统的径向全限位水平约束体系下,温度作用引起的径向水平次内力较大,支座和挡块水平抗剪承载力不足是此类桥梁径向侧移病害的主要原因。"温度自适应"水平约束体系通过释放桥梁墩台处梁体水平转角及中间墩的径向位移,在保证梁端伸缩缝正常工作的同时释放了外力作用引起的梁体次内力,体系受力简单明确,显著减小了支座承受的水平力,且梁体的径向位移不会明显改变桥梁的设计线形及结构的竖向支反力,说明该约束体系是合理有效可行的。销轴式限位约束措施可确保梁体在桥墩上按照预设的方向活动且不发生落梁,提高了曲线梁桥的安全性和耐久性;梁端销槽安装角度对销轴受力影响较大,同时也会影响伸缩缝的正常工作,应精确控制梁端销槽的安装角度,并应尽量控制在气温与设计基准温度相近的时间内进行销轴与销槽的定位安装。     

非重力荷载作用下平面曲线梁桥的设计

采用有限元法对某在建互通立交匝道的小半径、宽桥面钢筋混凝土曲线现浇连续箱梁桥,在非重力荷载作用下的内力及墩梁相对变形进行分析。得出该类桥型在非重力荷载作用下的内力响应及变形特点。利用温度作用下曲线梁桥横向变形量较小的特点,适当降低支座横向约束刚度,优化支座布置形式,并采用合理的横向约束措施,使得各支座水平径向温度作用力趋于均匀,且不产生较大的横向变位。     

白沙长江大桥横向抗震体系研究

白沙长江大桥是一座塔墩梁固结的主桥长为920 m的双塔独柱式混合梁斜拉桥.为了研究其辅助墩和过渡墩处横桥向的合理约束体系,分别在横向自由、横向约束、过渡墩约束及辅助墩约束4种约束体系下进行时程分析,研究斜拉桥在不同横向约束体系下的地震响应特点,针对混凝土刚性挡块和粘滞阻尼器减震体系分析不同参数对抗震性能的影响.结果表明:采用混凝土刚性挡块对同时减小各墩的横向地震响应作用较小;采用粘滞阻尼器体系可以有效减小各墩的横向地震响应,以及墩梁相对位移.     

曲线连续箱梁横向偏位成因分析

针对某立交匝道桥连续箱梁出现的横向偏位现象,分析了造成横向偏位的影响因素,建模定量计算分析各影响因素对曲线桥梁横向位移的影响程度,结果表明,结构体系温度、横向温度梯度、汽车离心力是影响结构出现横向位移的主要因素。由于侧向变位存在残余位移,应加强对支座工作情况的观测,以避免支座损坏导致梁体横向偏位无法恢复,偏位持续累积的状况发生。     

既有中小跨径曲线梁桥梁体径向爬移机理分析

针对目前大量中小跨径曲线梁桥均不同程度出现梁体径向爬移问题,利用Midas/Civil建立不同曲率半径的连续梁桥模型进行分析和研究。通过分析发现:曲线梁桥对于温度作用的敏感度极高、随着曲率半径的逐渐增大,各因素对径向爬移的影响均不同程度地减小,并以此提出应即刻进行桥梁保温设施研发的倡议;然后对引发偏位的各因素进行了归类,划分出良性因素和不良因素,并根据其引发偏位所占的比例找出核心因素,提出相应措施。最后针对预防偏移这一问题,提出研发约束梁体径向向外侧爬移的防偏支座及相关防偏移设施的建议。     

曲线箱梁桥的病害分析及设计对策

该文结合大跨径曲线梁桥的变形和内力特点,对在温度变化和预应力作用下横桥向变形产生的病害,以及预应力混凝土平面曲线箱梁在张拉平面曲线形纵向力筋时,将在腹板中产生横向力,桥墩和桥梁支座约束作用,局部板中力筋的径向力使竖向跨越的腹板产生剪力和弯矩等产生裂缝的原因进行了分析。针对薄弱环节提出了在设计中应采用合理的支座约束、保证力筋的保护层厚度、充分调整力筋曲率的作用、考虑侧向预应力、保证在力筋弯曲的部位和管道不出现尖弯等措施。     

某连续刚构桥中跨跨中底板纵向裂缝成因分析

该文针对某三跨连续刚构桥张拉中跨跨中合龙束后的底板纵向裂缝现象,采用空间有限元分析程序计算分析张拉中跨合龙束后的空间效应。计算结果表明,底板纵向裂缝产生的主要原因是底板横向拉应力过大。最后分析了导致底板横向拉应力过大的一些主要因素。     

超大跨度斜拉桥的横向约束体系

为了确定超大跨度斜拉桥的合理横向抗震约束体系,以苏通长江公路大桥为研究对象,采用非线性时程分析方法,分析了3种边墩、梁横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系和减隔震体系(流体黏滞阻尼器连接体系)对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,重点研究了阻尼器的合理设置方式及阻尼器参数。结果表明:对于超大跨度斜拉桥,横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在边墩、梁之间设置横向流体黏滞阻尼器可以显著减小边墩的横向内力以及梁端的横向位移,流体黏滞阻尼器应分散设置在各边墩上。     

沌口长江公路大桥主桥设计关键技术

沌口长江公路大桥主桥为主跨760m的半飘浮体系双塔双索面PK钢箱梁斜拉桥,是长江上首座双向8车道高速公路特大桥,主梁全宽达46m。针对该桥宽幅、大跨及重载交通等特点,设计中对结构约束体系、主梁剪力滞效应、钢桥面抗疲劳性能、桥塔横向受力等关键技术问题进行研究。提出采用大吨位"弹性+阻尼"复合式新型阻尼器对结构总体约束体系进行优化;采用带中纵腹板的PK箱形断面并适当增加梁高,以弱化宽幅主梁的剪力滞效应;利用小型智能焊接机器人实现钢桥面板与纵向U肋的双面角焊缝连接;对横隔板处U肋过焊孔疲劳细节构造进行优化;对外侧2个车道正交异性钢桥面板的横桥向局部刚度进行加强;通过在桥塔中塔柱设置横向预拱改善桥塔横向受力。     

兰州西固黄河大桥横向抗震体系研究

兰州西固黄河大桥主桥为(67+110+360+110+67)m双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥,南岸引桥为2×40m预应力混凝土简支箱梁桥,北岸引桥为5×40m预应力混凝土连续箱梁桥。为确定该桥的合理横向抗震体系并优化其布置形式,采用SAP2000Nonlinear程序建立全桥有限元模型,分析该桥在横向滑动、过渡墩约束、辅助墩约束及横向完全约束4种墩梁横向约束体系下的地震响应,并针对横向挡块减震措施分析不同材料挡块控制参数对抗震性能的影响。结果表明:横向滑动体系下桥墩的地震响应最小,但墩-梁横向相对位移较大;过渡墩横向约束和辅助墩横向约束体系均会增大相应桥墩的地震响应,其中辅助墩横向约束体系下增加更为明显;横向完全约束体系下,各墩受力均不利;混凝土刚性挡块难以同时减小过渡墩与辅助墩的地震响应,横向减震效果不好;采用弹塑性挡块能显著降低过渡墩与辅助墩的墩底内力和墩-梁横向相对位移。     

大直径钢绞线横向预应力试验研究

为研究大直径钢绞线横向预应力体系替代现有扁锚横向预应力体系的可行性,制作一足尺半高箱梁节段,通过布置s21.8大直径单孔体系与3—s15.2扁锚体系,研究对比两种预应力体系的性能和实际作用效应。分析结果表明,大直径体系和扁锚体系预应力损失均大于规范值,但大直径体系预应力损失相比减少56%;大直径体系作用区顶板横向预压应力普遍大于扁锚体系作用区;扁锚体系灌浆质量参差不齐,大直径体系灌浆密实度较好。     

高烈度区大跨斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥的合理横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明:在强震作用下,对于大跨度桥梁,横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩、梁之间设置减隔震装置可以显著减少横桥向的墩梁相对位移及地震剪力和弯矩;桥塔底的地震剪力和弯矩对减震装置参数的变化不敏感。     

预应力张拉对箱梁底板混凝土的剥离效应研究

针对目前预应力混凝土箱梁设计和施工中的底板混凝土崩裂现象,考虑预应力孔道的应力集中和孔道对底板截面削弱的影响,采用空间有限元程序,研究了空间混凝土结构的计算理论和空间预应力的施加方法,分析了预应力张拉对箱梁底板混凝土的剥离效应.分析结果表明,预应力管道的曲线变化形式对径向力的影响较大;曲线突变处径向力和主拉应力大;长束的径向效应大于其余短束;腹板与底板交合部位的管道应力值大于其余管道周围的应力;靠近截面中心的管道变形大于腹板附近的管道变形.     

支架现浇箱梁顶板开裂原因分析

针对某支架现浇箱梁在施工过程中出现的横向裂缝,利用空间实体有限元软件对可能导致裂缝的原因进行了系统分析,分别对支架沉降、混凝土收缩、混凝土水化降温的效应进行分析。分析结果表明,混凝土分批浇筑的收缩差和后浇混凝土水化降温效应是导致背景桥梁出现横向裂缝的主要原因。在此类结构施工过程中,应尽量减小分批浇筑混凝土的收缩差,同时需要对后浇混凝土的入模温度和浇筑时间进行控制,降低混凝土降温收缩产生的约束应力,降低混凝土开裂的风险。     

大跨混凝土斜拉桥约束体系及阻尼器最优参数研究

为研究不同约束体系及阻尼器参数对大跨度混凝土斜拉桥抗震性能的影响,文中以某大跨混凝土斜拉桥为背景,为确定其合理的纵向、横向约束体系,采用有限元软件建立模型,利用非线性时程分析方法对塔梁处约束形式进行优化分析。为控制地震作用下关键位置的内力、位移响应,对纵向、横向受力进行阻尼器参数分析,以确定最优的阻尼器参数。最后提出适合该桥的约束体系及相应的最优阻尼器参数。     

中小跨桥梁横向抗震挡块的合理设置方式

我国的中小跨径桥梁普遍采用板式橡胶支座并在横向设置抗震挡块,但现行的桥梁抗震设计规范对挡块的设置方式并没有明确的规定。为了探寻一种对桥梁下部结构抗震有利的挡块设置方式,该文采用非线性时程分析方法,考虑横向抗震挡块与上部结构的碰撞效应,研究两跨30m连续梁中横向抗震挡块对桥梁结构地震反应的影响,分析挡块和上部结构之间初始间隙对结构地震反应的影响规律。最终,从保护桥梁下部结构并能防止落梁的角度出发,提出一条抗震设计思路,为横向抗震挡块的合理设置提出建议。     

银川滨河黄河大桥工程主桥结构体系研究

银川滨河黄河大桥主桥采用三塔双索面组合梁自锚式悬索桥,跨径布置为(88+218+218+88)m。桥址处地震基本烈度Ⅷ度,设计基本地震动加速度峰值为0.26g。为解决中、边塔在静动力荷载下的响应过大问题,需要选择合理的纵横向结构体系。对此三塔自锚式悬索桥塔、梁、墩的合理连接方式进行研究,结构纵向针对漂浮、塔梁固定约束、弹性索约束、阻尼体系等进行力学特性分析;横向对固定约束、阻尼体系进行对比分析。经综合比选,纵向采用中塔设置粘滞阻尼器,其余塔墩处纵向自由,横向各塔墩处设置金属阻尼器的双向阻尼体系,可有效地控制结构静动力响应。     

超大跨径三塔斜拉桥横向抗震结构体系研究

以琼州海峡跨海工程2×1500m三塔斜拉桥设计方案为背景,采用非线性时程分析方法,基于利用附加装置改善大跨径桥梁结构性能的设计思想,研究超大跨径三塔斜拉桥适宜的横向抗震结构体系。首先针对附加刚度和附加阻尼的设计参数进行优化分析,然后分析不同横向约束结构体系对超大跨径三塔斜拉桥横向抗震性能的影响。结果表明:对于超大跨径三塔斜拉桥,选择适宜的横向弹性+阻尼组合体系能够更经济有效地改善结构受力性能,在降低主塔地震响应和主梁地震应力的同时还能较好地控制塔梁间横向相对位移,是超大跨径三塔斜拉桥较为理想的横向抗震结构体系。     

中小跨径独柱墩连续梁抗倾覆稳定性分析研究

中小跨径独柱墩梁桥以其简洁经济的优点在中国得到了广泛应用。然而,近年来独柱墩曲线梁桥倾覆倒塌的事故时有发生。基于独柱墩曲线梁桥横向倾覆的机理,根据《上海地区梁桥横向稳定性验算指南》咨询报告的规定,分别从支座反力、抗倾覆稳定系数、梁体转角、下部结构承载能力极限状态四个方面对上海某立交进行抗倾覆稳定验算分析,为上海地区已有的独柱墩桥梁抗倾覆验算提供参考。