公路桥梁双柱式桥墩基础沉降评估分析及加固处理

一新建公路桥梁的双柱式桥墩基础出现沉降病害,不均匀沉降量达6.23 cm。采用动刚度法对承载能力的评估表明,基桩承载力比设计荷载低23%。低应变桩基完整性检测结果显示,桩身存在2处明显缺陷。承载力不足及桩身缺陷造成了桩基础的不均匀沉降。建立数值仿真模型,计算结果显示,不均匀沉降导致系梁局部拉应力为5.5 MPa,墩顶横向偏位22 cm,与现场系梁严重开裂、墩顶横向偏位23.7 cm的实际情况基本一致。后期通过桥墩基础加固处理,确保了结构的安全。实践证明采用动刚度法结合仿真计算评估桥梁基础的承载力状态具有一定的实用价值。     

基于线刚度识别的铁路桥梁下部结构服役性能动力评估方法

以下部结构实测整体或局部振动模态参数为目标值,采用模型修正技术和优化计算方法识别墩身刚度和基础约束刚度参数,进而计算桥墩横桥向和顺桥向水平线刚度。分析线刚度对桥墩各类病害的灵敏度,建立线刚度指数的概念,在此基础上提出下部结构服役性能评估准则和评估流程。对某高速铁路桥墩进行现场试验,并依据设计规范和本文所提出的评估准则对其工作状态进行评估。桥墩评估状态与现场勘查结果相符,从而证明本文所提评估方法的准确性和可靠性。     

桥墩病害动力测试分析

便利的桥梁破损检测方法是目前研究的重点，本文介绍了一种利用动力实验检测桥梁破损的方法。该方法首先建立了群桩基础桥墩的有限元计算模型，用以计算正常情况下桥墩的动力特性，模型中通过引入自由度缩减技术，使有限元划分能与现场测点布置相适应，计算简单，并且精度满足工程要求；然后通过在现场布拾振设备，采集实验数据，利用模态分析技术，获得病害桥墩的自振特性，由于桥墩的病害，实测与计算得到的自振特性存在区别；第三步，根据系统动力方程，推导了破损因子，通过计算该因子，可以判断桥墩的破损位置和破损程度，最后，作者介绍了某大桥一病害桥墩的动力检测过程和结果，并利用实验数据和破损因子对桥墩的破损状况进行评估，评估的结果与桥墩的实际观察比较认为，该动力检测方法能够正确反映桥墩的实际情况。     

声波CT技术在桥墩病害检测中的应用

应用声波 CT层析成像技术对受损桥墩内部质量进行无损检测。在桥墩重要部位设计10个 CT剖面,经反演计算,测试平均速度均达到设计要求(4400 m/s),未见明显裂缝、离析或低质混凝土。声波CT检测结果与其它方法检测结果相吻合,表明了声波 CT技术在钢筋混凝土检测应用中效果显著。     

基于工程易损性灾变论的高铁路基服役状态评价

传统铁路路基状态评估的有损检测不宜用于高铁无砟轨道,而以轨检车为代表的无损检测物理意义不明确,难以定性路基病害或预测其变化趋势。鉴于高铁路基易受工后沉降及运营环境等多因素影响,类似于工程承灾模型,故以灾变论为基础,引入工程易损性理念。分别将运营环境与路基自身属性类比为致灾体、承灾体,将常规轨检车动检与工后沉降监测、外部运营环境调查相结合,采用可拓物元分析法为计算模型,提出高铁路基服役状态评价新方法,并依托沪宁城际铁路典型区段展开实例分析。研究结果表明:引入工程易损性理念后,实现了基于统计学意义、工学机理与工程地质环境的高铁路基状态"三位一体"综合评判,有助于反映其瞬时性状、病害成因及发展趋势,较传统方法更为全面合理。该方法可为高铁路基服役状态的提前预判与及时响应,以及铁路部门运营方案调整及养护维修等提供理论支撑。     

铁路桥梁群桩基础桥墩自振率计算分析和应用研究

基于悬臂杆自振频率计算原理，推导了桥墩自振的当量质量，并在此基础上，将群桩基础桥墩作为一个空间整体，研制了更能反映实际情况的群桩基础桥墩三维计算程序，其计量结果与实测吻合较好。利用该程序对大量正常状态下九的计算结果，结合是资料，提出了正常状态群桩基础桥物最低 振频率参考限值的统计表达式，可供在评价群桩基础桥墩状态时参考。     

杭甬高铁桥墩基础偏移及纠偏处理

杭甬高铁宁波特大桥桥墩由于临近场地大量弃土堆载而发生线路横向偏移,本文通过线弹性地基反力法和数值分析方法对该桥墩基础的受力和变形进行了计算分析,比较了两种计算方法所得结果的差异,评估了基桩的长期使用性能。在此基础上,采用数值分析方法对土方卸载和高压旋喷桩联合加固条件下基桩的受力和变形进行了模拟分析,并通过纠偏后的桥墩实测位移分析了纠偏加固效果。     

钢筋混凝土T形桥墩盖梁开裂若干问题的探讨

针对钢筋混凝土T形桥墩盖梁开裂问题,以某城市大型立交桥中钢筋混凝土T形桥墩的检测试验结果为基础,采用三维仿真数值模型,分析了钢筋混凝土T形桥墩盖梁的开裂机理。研究结果表明:钢筋混凝土T形桥墩的盖梁开裂问题,一般是由于其自身内部拉应力超出混凝土材料的抗拉强度允许值造成的,属于结构性裂缝,设计中应予以重视。这类桥墩盖梁的内部应力情况复杂,采用通常的空间杆系模型难以掌握其内部应力状态,设计中应采用三维仿真数值模型分析。此外,从盖梁开裂机理的角度,探讨了相应的设计对策。     

朔黄重载铁路水中桥墩服役性能试验研究

以朔黄重载铁路一水中桥墩为对象,分析在重载列车作用下的横桥向振幅,利用冲击振动试验法测试了横桥向自振频率,并依据规范初步判断桥墩整体健康状态,进而采用模型修正方法对桥墩的病害位置和程度进行了定量评估。评估结果表明:水中3个桥墩的墩身质量良好,流水局部冲刷造成的基础约束弱化是桥墩横向刚度偏弱的主要原因。     

灌溉井抽水对邻近高速铁路桥梁的影响流固耦合分析

高速铁路沿线附近存在大量农用抽水井,对地下水的随意开采导致部分线路基础的不均匀沉降,严重威胁列车安全。本文应用PLAXIS 3D软件对高速铁路沿线一抽水井降水导致的桥梁基础沉降进行数值仿真分析。计算结果表明:抽水后场地沉降及孔隙水压力均呈漏斗状分布;抽水结束后土体最终沉降趋于稳定;桥梁桩基下半段以及桩底的正应力有所增加。本文算例中,抽水井引起的桥墩最大沉降量为2.258 mm,桥墩最大差异沉降量为0.173 mm,没有超出Q/CR 9230—2016《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》的规定。     

基于模型修正理论的铁路桥墩损伤定量评估方法

基于有限元模型修正理论,以桥墩横桥向整体振动、横桥向局部振动和顺桥向局部振动模态的不同组合为输入,以墩身刚度、基底约束刚度和支座刚度为损伤识别参数,用模态频率残差和模态振型残差构造目标函数,实现对桥墩损伤的定位和定量评估。对评估方法的验证结果表明:利用由墩顶、墩中和墩底3个点响应分析得到的模态参数即可实现对桥墩损伤的评估;以桥墩的2种或3种模态为输入时,可同时识别墩身、基础和支座的损伤;对于大部分仅可测得横桥向整体振动模态的桥墩而言,利用该模态参数仍可对桥墩墩身和基础的损伤状态进行准确评估;该桥墩损伤评估方法的抗噪能力强,可收敛到全局最优解。     

高速铁路连续梁空心桥墩地震分析

对于高速铁路常规跨度连续梁桥桥墩的地震力,目前设计者多采用抗震规范中单墩地震力计算公式计算,这与全桥模型的实际情况显然不符。为此,利用Midas/Civil软件建立了三种跨度连续梁的全桥空间动力模型,并通过改变基础的形式以及基础的边界条件来改变桥墩的整体刚度,分别将全桥模型计算的地震力结果与规范法的单墩模型计算的结果进行了比较,得出了两者比值(全桥模型数值/单墩模型数值)。当桥墩刚度越强时这个比值越小,桥墩刚度越弱时这个比值越大的结论。并给出了这个比值与刚度之间的关系曲线。最后提出了对于实体桥墩及考虑活动支座摩擦影响的展望。     

新建跨线桥对高铁路基的附加影响及处治技术

通过三维有限差分数值模拟,分析新建公路跨线桥对既有高速铁路路基产生的附加影响(附加沉降和附加水平位移),并对抑制这些附加影响采取的处治技术及对附加影响起主要作用的因素进行研究.结果表明:数值模拟所得的附加沉降量与用0.025法确定压缩层厚度的理论公式计算的结果比较吻合;桥基荷载使路基下地基浅层产生趋向桥墩而地基深部产生远离桥墩的水平位移,处治的深度应大于附加水平位移的中性点;在桥基与路基之间的适当位置采用小直径钢管排桩加桩顶联系梁进行隔离处理时,当桩排数超过3或处理长度大于60 m后,对路基附加影响的抑制效果不再明显,但桩长深度的增加可以有效地抑制对路基的附加影响.     

桥墩模态分析的一种新方法

以既有实测资料的桥墩为原型,用三维块体单元模拟墩身,用GOODMAN无厚度单元模拟桥墩与地基土的相互作用,建立了考虑三维耦合有限元单墩模型。并利用现场测试资料,对模型进行了验证和参数优化。然后分析不同基底约束、不同单元形式和不同墩身截面形状对桥墩自振特性的影响。对几座典型桥墩进行了自振特性的仿真分析。经与实测值对比,建立的三维实体单墩模型能够比较准确地计算各种桥墩的自振频率。计算表明,圆端型桥墩与截面积相等的等效矩形桥墩的自振特性非常接近,因此,仿真计算中可用矩形桥墩代替圆端形桥墩,可以节省计算资源,简化建模工作量,而且误差较小。     

汉丹线既有唐白河大桥桥墩加固设计

汉丹线唐白河大桥利用既有桥架二线梁，通过外包混凝土套箍和基础周围采用钢筋石笼防护来对既有桥墩加固设计。结合桥墩检测报告对各个桥墩进行了计算比较分析，从桥墩线刚度入手说明加固效果。     

刚构-连续梁桥船撞桥墩最不利位置及安全性评价

以湘府路湘江大桥(65+5×120+65)m刚构-连续梁桥为工程背景,采用2种方法研究了桥墩在纵横向船舶撞击力作用下的墩身弯矩随船舶撞击高度的变化规律,以确定船撞桥墩的最不利位置。方法一采用简化计算模型进行桥墩弯矩公式推导,方法二采用Midas Civil建立空间有限元仿真全桥模型进行墩身弯矩计算。计算结果表明:有限元仿真全桥模型计算得出的墩身弯矩与简化计算模型推导出的结论是一致的,在船撞力作用下整个桥墩中墩底弯矩最大,且墩底弯矩随着船撞力作用点的升高而增大;简化计算模型中采用了若干简化处理,在进行桥梁船撞安全性评价时宜采用有限元仿真全桥模型计算。本文结果对桥墩设计与船撞安全评价具有一定的指导意义,并在此基础上对此刚构—连续梁桥船撞桥墩安全性进行了评价。     

桩基桥墩自振频率的近似计算

＜＜铁路桥梁检定规范＞＞中规定的桥墩自振频率计算方法，其适用范围不包括桩基式桥墩。桩基桥墩的振型形式是墩基产生一定位移，墩顶为一自由端的悬臂结构。它与扩大基础桥墩的基底嵌固的情况有所不同。     

高墩连续梁桥变截面桥墩自振频率计算的频率合成法

采用瑞利法和Southwell频率合成法,将基频表示成各惯性元与复位元所组成的子系统的频率合成,导出了变截面桥墩自振频率下限的计算公式。然后,用有限元模型验证该公式的正确性,并分析了不同变截面系数及不同类型的弹簧约束刚度对变截面桥墩自振频率的影响。研究结果表明:采用有限元建模计算基频,其结果与公式计算结果接近,证明近似公式计算精度高。该方法适用于各种类型的桥墩和高耸建筑,对桥墩结构状态的评定具有参考作用。     

大跨度连续梁桥墩地震反应分析

依据新修订的《铁路工程抗震设计规范》(GB50111—2005),大跨度连续梁桥墩地震反应的计算可采用反应谱法和时程反应分析法。以京津城际轨道交通工程为例,建立MIDAS和ANSYS有限元计算模型,根据安全评估报告进行反应谱分析和时程反应分析。计算结果表明建立桥梁整体模型,可准确获得大跨度连续梁桥墩的地震反应。在此基础上,进一步比较采用新旧震规计算大跨度连续梁桥墩地震反应的区别,并讨论基础刚度对地震反应的影响。分析表明,根据新震规计算的地震反应较旧震规有较大提高,基础刚度对地震反应影响很大。     

瞬态瑞利波技术在铁路既有线路基基床质量评价中的应用

准确、快速、无损检测与评价有碴轨道路基基床质量是铁路工务部门亟待解决的重要技术课题之一。依据既有线路基及轨道结构的工程特性,就瞬态瑞利波技术中的双层介质理论用于铁路既有线路基基床质量评价以及在路基基床及道床质量检测的判译技术等方面进行分析和论述。以笔者开发研制的、以瞬态瑞利波为理论基础的路基质量评价专用仪器,在不了解被检测路基及轨道结构工作状态的情况下,依据现场检测数据的计算分析,对郑徐电化既有线提速民权—兰考试验段的路基及道床状态进行综合评价,并得出满意的评价结果。实践证明,该检测技术对既有线路基可实现无损、快速而准确的评价与监测,同时亦可评价轨道道床的工作特征,为评价既有线路基及轨道道床工作状态提供了一项全新的检测技术与评价方法。