独柱墩桥梁抗倾覆安全分析及加固设计技术研究

近几年,独柱墩桥梁越来越多应用于高速公路匝道桥梁和市政立交桥梁,在车辆超载和偏载的不利工况下,独柱墩桥梁发生倾覆倒塌的事故时有发生。在调研浙江省内大量具体工程的基础上,对独柱墩桥梁的结构受力特点进行分析,并根据受力特点和病害情况提出几种有针对性的加固设计方案,可供同类桥梁设计和加固维修参考。     

关于独柱桥梁结构稳定性试验的研究

目前载重车辆普遍存在超载现象,导致多数桥梁处于超负荷工作状态。2009年7月津晋高速公路港塘收费站外连续独柱墩匝道桥3辆严重超载车辆密集停置并偏离行车道,导致桥梁发生倾覆事故,5辆载货车坠落,造成多人伤亡。目前,桥梁设计工作者关注的重点主要在于桥梁的抗弯、抗剪承载能力方面,对于偏心偶然超载作用关注不足。我国现行的公路桥梁规范对横向倾覆稳定性没有相关的规定,相关研究比较欠缺。     

独柱墩连续箱梁倾覆全过程机理分析

为了明确独柱墩梁桥的破坏机理,为独柱墩桥梁横向抗倾覆加固提供支持,通过考虑几何非线性和接触非线性,建立了独柱墩梁桥抗倾覆计算的有限元模型。结合直线以及曲线独柱墩连续箱梁有限元模型,分析了独柱墩连续箱梁抗倾覆全过程力学机理。研究结果表明:独柱墩倾覆包括端支座脱空前后两个阶段,脱空前内力变形缓慢,脱空后内力变形急剧变化;此外中墩刚度以及对曲线独柱墩桥梁设置预偏心能明显提高其抗倾覆稳定性。     

钢箱梁横向抗倾覆稳定性验算分析

基于目前独柱墩连续箱梁抗倾覆稳定性问题,结合某工程实例,利用Midas Civil 2010分析支座最不利反力的受力情况,并计算钢箱梁的抗倾覆稳定系数。结果表明:支座最不利反力为正值时,支座不会脱空;支座最不利反力值较小时,应增加梁端支座压重,提高桥梁安全系数。     

基于机器学习的独柱墩桥梁抗倾覆性能研究

为探究机器学习算法在独柱墩桥梁抗倾覆性能研究中的应用思路和方法,介绍了独柱墩桥梁抗倾覆稳定性的研究现状,对比不同机器学习算法的特点和适用性,并介绍贝叶斯模型算法的原理及计算机程序实现步骤,编制用于预测桥梁抗倾覆稳定性系数的Python语言程序。依托独柱墩桥梁实际项目,对基于贝叶斯模型的独柱墩桥梁抗倾覆稳定性系数预测程序进行训练和测试,结果表明该方法具有可行性。研究旨在充分挖掘既有独柱墩桥梁抗倾覆验算结果的价值,为独柱墩桥梁的合理设计、既有独柱墩桥梁抗倾覆稳定性的快速判断提供数据参考。     

独柱墩梁桥抗倾覆加固及影响因素分析

独柱墩梁桥因其节约占地、经济美观等结构优势,被广泛应用于城市立交、高速匝道以及公路跨线工程中。然而,独柱墩梁桥天然存在横向抗倾覆稳定性差的特点,近年来多起桥梁倾覆事故引起了社会对该结构安全性的广泛关注。为探明独柱墩梁桥横向稳定性变化规律,研究总结了现有抗倾覆影响因素,以某16m+28m+16m三跨连续梁桥加固工程为例,建立了空间梁单元模型,分析了加固措施有效性,并对设计过程中的倾覆影响因素展开分析,为同类桥梁设计加固提供参考。     

独柱墩连续箱梁桥的抗倾覆稳定性分析

为探讨独柱墩连续箱梁桥的抗倾覆稳定性,基于MIDAS Civil有限元软件,分别对4种不同车道荷载形式下的独柱墩连续箱梁桥进行抗倾覆稳定性研究,研究结果表明:相同车辆荷载形式下不同工况的横向抗倾覆系数均一致,桥梁的抗倾覆系数随着车辆荷载的增大逐渐减小;梁式桥车道荷载的验算时,应综合考虑桥梁的交通实况,适当提高验算车辆的总荷载,并基于可靠度理论确定出抗倾覆稳定性的安全储备限值,以确保实际运营中梁式桥的安全性和经济性。     

独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆实用计算方法研究

独柱墩曲线箱梁桥倾覆事故时有发生且其抗倾覆计算方法较为复杂.为探讨该类桥梁抗倾覆计算的简易方法,基于力学原理,提出了稳定效应的实用计算方法,并结合实例采用Midas Civil有限元计算结果进行验证.研究结果表明:2种方法的计算结果之比在0.953～0.991之间,验证了该方法具有较好的适用性.采用该实用计算式对实例进行了计算,其稳定系数之比在0.978～1.000之间,也验证了该方法的计算结果具有较高的精度.可为独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆稳定系数的计算提供借鉴.     

独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆实用计算方法研究

独柱墩曲线箱梁桥倾覆事故时有发生且其抗倾覆计算方法较为复杂.为探讨该类桥梁抗倾覆计算的简易方法,基于力学原理,提出了稳定效应的实用计算方法,并结合实例采用Midas Civil有限元计算结果进行验证.研究结果表明:2种方法的计算结果之比在0.953～0.991之间,验证了该方法具有较好的适用性.采用该实用计算式对实例进行了计算,其稳定系数之比在0.978～1.000之间,也验证了该方法的计算结果具有较高的精度.可为独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆稳定系数的计算提供借鉴.     

曲率半径对独柱墩弯桥抗倾覆性能的影响

本文以某高速公路一座互通立交钢-混组合匝道桥为例,分析了不同曲率半径对独柱墩弯桥整体受力的影响以及与桥梁抗倾覆性能之间的关系,对比曲率半径变化对结构支反力、支点扭矩、上部结构竖向位移、上部结构横向扭转、主要截面应力分配,以及不同车速、不同曲率半径的车桥耦合振动之间的关系。分析结果表明:曲率半径越大,结构整体横向受力越大,结构在同样大小的荷载作用下结构更容易发生倾覆现象。为独柱墩弯桥的设计与加固提供了经验借鉴。     

地震动入射角对空心薄壁高墩桥梁地震易损性的影响

为了充分评估空心薄壁高墩大跨桥梁结构的抗震性能, 以中国西部某四跨高墩刚构-连续组合体系桥梁作为研究对象, 基于三维地震易损性分析方法, 计入竖向地震动的影响, 结合现行桥梁抗震设计规范, 采用增量动力分析方法讨论了水平地震动入射角对桥梁构件地震易损性的影响; 依据一阶可靠度理论分析了地震动入射角对桥梁结构系统易损性的影响规律。研究结果表明: 2#、3#刚构桥墩的弯曲和剪切易损性云图与1#、4#悬臂墩的弯曲和剪切易损性云图差异明显, 桥墩弯曲和剪切的地震易损性不仅与地震动入射角有关, 还与桥墩结构形式有关; 支座在轻微损伤、中度损伤、重度损伤及完全损伤状态下的损伤概率分布相似, 地面峰值加速度为0.4g时, 最大损伤概率的地震动入射角为0°和180°, 当地面峰值加速度大于0.6g时, 轻微损伤和中度损伤的最不利入射角为0~180°, 支座变形的最不利地震动输入方向主要为纵桥向和横桥向。由此可见, 各关键构件的不同损伤指标下的损伤概率随地震强度、方向变化的规律各不相同; 不同损伤指标下系统及各构件的最不利地震动入射角及其区间数量和范围也各不相同; 仅讨论纵桥向或横桥向构件地震易损性不能合理评估桥梁结构的实际抗震需求, 采用三维地震易损性分析方法能准确定位最不利地震动入射角, 实现高墩大跨桥梁结构抗震性能的准确评估。      

基于加权秩和比法的隔震梁桥失效模式研究

为了综合评价桥梁在地震作用下失效模式的信息,考虑地震动中存在的不确定性影响,对实际工程中的某6跨隔震连续梁桥的失效模式进行了分析.基于IDA法,选用16条足够反映地震动中存在的不确定性且PDA分布在一个较宽强度范围内的地震动,对桥梁中支座、桥墩墩底这两个最容易失效的部位分别基于位移和修正的Park-Ang损伤理论判断其失效,引用加权秩和比法综合了16条地震动作用下的桥梁失效模式的评价信息,分析给出具有统计意义的失效模式,并找出了桥梁的最弱失效模式.研究结果表明:该隔震连续梁桥的失效模式为该桥梁中墩的隔震支座先失效,然后是桥梁过渡墩支座失效,最后是边墩底部和边墩的支座失效;桥梁的最弱失效模式为桥梁所有隔震支座先失效,其次是边墩底部失效,然后是中墩失效,最后是过渡墩失效.      

浮箱拼组浮墩时接头受力的建模与仿真

战时深水大跨桥梁损毁后,为尽快恢复交通通畅,可利用浮箱拼组成浮墩、浮桥和轮渡。以铁路深水浮墩为例,用ADAMS软件对浮箱接头所受的剪力和弯矩进行了仿真,将仿真结果与理论计算值相比较,两者相差不大,并且得到了控制接头的剪力与弯矩值。此研究成果可用于战时快速地校核战备浮箱间的接头受力。     

减震体系梁桥在地震与爆炸组合作用下的性能研究

以某减震体系梁桥为研究对象,通过比较分析地震荷载单独作用和地震与爆炸组合作用下墩底的弯矩和支座的最大位移及残余位移,研究爆炸冲击对地震中受损的桥梁构件的影响。结果表明,地震后的爆炸冲击会瞬时增大桥墩的弯矩甚至使其屈服,导致屈服墩墩顶的支座残余位移增大50％以上。     

液压爬模技术在桐梓河特大桥施工中的应用

随着高速公路建设的快速推进,桥梁高墩越来越多,爬模施工桥梁高墩技术得到较为广泛应用。结合工程实践,分析爬模施工桥梁高墩技术的原理,论述其施工工艺和方法,对工程实践具有指导作用。     

山区深水环境高墩结构选型研究

以某山区水库高速公路建设项目为工程背景,针对其高墩、深水桩基的显著特点,应用有限元分析软件建立了考虑不同墩高和桩长参数的实体板式、空心薄壁和格构式高墩连续T梁全桥计算模型;分别从上部结构受力性能、墩身内力、墩顶水平位移和抗震设计等方面对三种墩型进行了详细的对比分析,并对高墩设计选型中的一些关键问题进行了讨论,可为类似山区水库高墩桥梁的合理选型提供参考。     

深水桥墩地震响应研究现状与展望

分析了地震激励下水-深水桥墩动力相互作用, 总结了动水压力作用机理、地震动水压力的计算方法和水-结构动力相互作用分析方法, 研究了深水桥墩地震响应特征和影响因素以及水下振动台试验进展, 并对比了各国规范中动水压力计算方法。研究结果表明: 动水压力降低桥墩自振频率, 增大桥墩地震响应, 其影响在桥梁的抗震设计中不可忽略; 现有研究采用的桥墩形式较为简化和单一, 建议开展更多以桥墩体系、桥梁体系为对象的深水桥梁地震响应研究; 对于地震作用下动水压力计算, 目前各国规范多基于Morison方程, 但对其适用范围尚不明确, 应深入研究Morison方程的适用范围、修正方法与准确便捷的地震动水压力计算方法; 目前水下振动台试验大多集中在动水压力对桥梁下部墩桩地震响应的影响上, 响应大多在弹性范围内, 应进一步研究在大震作用下深水桥墩的非线性响应与破坏模式; 目前针对深水桥墩在地震和波浪联合作用下的动力响应研究较少, 应深入研究在地震、波浪、海流联合作用下深水桥墩与水的相互作用机理; 目前缺乏对全桥结构的地震响应研究, 应开展深水桥梁全桥分析与多子台水下振动台试验。      

运河桥梁防撞设计的几个关键问题探讨

京航运河行船和桥墩相撞的事故时有发生,造成严重的人员生命和财产损失,对运河桥梁实施安全防护势在必行。为了合理设计运河桥墩防船舶碰撞设施,该文在相关研究和应用成果的基础上,分析探讨了防撞设施的设计原则、布局规划、最大撞击力的计算方法和船舶设计碰撞速度、设计碰撞角度以及水动力影响系数等关键问题,可供今后设计运河桥墩的防撞设施参考。     

拖带船队撞击钢围堰防撞墩的数值模拟分析

拖带船队是京杭运河中的重要船型之一,运河中船桥相撞击事故时有发生.为了探讨拖带船队对运河桥梁桥墩的撞击作用,以便更好地设计运河桥墩的防撞设施,该文利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了拖带船队和钢围堰填土防撞墩的有限元计算模型,模拟计算了拖船与防撞墩之间的撞击作用,得到了撞击力和撞击能量时间历程的合理规律,可供运河桥墩的防撞设施设计参考.     

连续刚构桥船桥碰撞的计算模型和动力响应

以连续钢构桥为例,基于碰撞理论和边界等代原理,研究了船桥碰撞的计算模型;基于Timoshenko剪切变形理论和Hamilton能量泛函变分原理,考虑桥墩的弯曲、剪切、地基效应和上部结构的影响,导出了碰撞体系的动力微分方程;采用积分变换方法,对碰撞体系的控制微分方程和边界条件进行Laplace变换,在频域内求得波动解;运用Crump逆变换方法,使用数学软件Matlab编程进行数值反演,得到时域内的撞击力和各种动力响应。