铁路简支梁桥下部结构加固效果定量评估方法

研究目的:长期以来,铁路部门一般采用频率和振幅等动力指标定性评估桥梁下部结构的加固效果,不能建立与加固设计静力学指标的联系,导致设计和检测工作的脱节。为解决这个难题,本文研究将动力检测模态参数转化为静力设计线刚度指标的优化识别模型修正方法,建立基于线刚度的加固效果定量评估准则和评估流程。研究结论:(1)以实测频率和振型为输入,采用模型修正方法可识别下部结构的线刚度;(2)可以利用识别线刚度提高系数对桥墩的加固效果进行分级;(3)对墩身横、纵向等比例加固时,纵向加固效果更加明显;对桩基础进行加桩处理时,横、纵向加固效果显著;采用地基处理加固方案时,横、纵向的加固效果基本相同;对桩基础进行加桩处理时,加固效果显著;(4)通过对某普速重载铁路桥墩加固前后分别进行现场动力测试,对其加固效果进行了评估,结果表明本文所提方法具有较好的应用效果;(5)该研究成果可为铁路桥梁下部结构养护和维修加固工作提供参考。     

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。     

基于柔度系数求解桥梁桩基对桥墩约束刚度的有限元数值分析

以桥梁桩基础为研究对象,基于弹性地基梁"m"法理论,通过柔度系数提出桥梁桩基础对桥墩约束刚度的有限元数值计算方法,探讨桩基有关参数诸如桩径、入土深度、地面以上长度、地质条件以及桩数对约束刚度的影响规律。研究结果表明:本文结果对桥墩设计、桥墩承载能力与桥墩抗震防灾能力评估具有一定的指导意义。     

某独柱高墩连续弯梁桥病害评估与处治

混凝土弯梁桥在外荷载下,梁体会产生“弯扭耦合”效应,而梁体的扭矩通过支座传递至下部结构,由下部结构以横向抗弯的形式来承担。对于采用独柱高墩的弯梁桥,墩柱的横向抗弯刚度对支座及墩柱受力有较大影响。本文针对一病害桥梁,通过现场试验及支座工作状态验算对其进行相应的分析和评估,并提出加固改造措施。     

基于动刚度的CRTS Ⅰ型板式无砟轨道CA砂浆层病害评估方法

以CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构CA砂浆层为研究对象,采用冲击荷载作用下轨道板的动刚度变化指数作为评估指标,进行CA砂浆层粉化和局部脱空病害评估研究。提出CA砂浆层病害分步评估方法,首先利用轨道板上少量测点初步定位病害,然后通过在初步定位病害区域密布测点对病害进行精细化评估。运用数值模拟方法分析CA砂浆层病害位置和程度对动刚度变化指数的影响规律,确定对应关系,据此提出用于CA砂浆层病害状态评估的建议准则,即将CA砂浆层病害状态分为AA,A1,B和C共4级,对应的动刚度变化指数分别为≥0.5,[0.2,0.5),[0.1,0.2)和0.1。对1个实际轨道结构进行现场试验,并应用所提方法和准则对CA砂浆层的病害进行评估,评估结果和实际病害状况一致,证明所提方法的可靠性。     

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。     

苏州轨道交通2号线高架区间桥梁特点

介绍苏州轨道交通2号线高架区间桥梁的结构形式选择、设计原则、设计标准,阐述标准段简支梁、跨河跨路段连续梁、下部结构桥墩、栏板等的设计,对桥梁上下部结构的选型特点、桥墩墩顶纵向水平线刚度取值问题进行研究。结果表明,桥墩墩顶纵向水平线刚度可根据当地气温和车辆情况对规范限值作适当降低。     

城轨交通高架桥墩顶纵向刚度的设计探讨

对桥墩纵向刚度进行计算,分析影响桥梁下部结构刚度的主要因素,包括桩径、桩间距以及墩截面几何尺寸.探讨在相同刚度的条件下,如何合理选择墩柱刚度及基础刚度,以保证结构受力合理且经济性好.     

影响桥梁下部结构刚度的主要因素

通过对桥墩纵横向刚度的计算,分析影响桥梁下部结构刚度的主要因素:墩高、桩间距、桩的布置型式、柱桩的桩长、桩的自由长。桩基础的设计以采用小直径钻孔桩、行列式布置、尽可能加大桩的横向间距为原则。     

摩擦摆支座隔震连续梁桥抗震分析的简化计算方法

根据摩擦摆系统的简化力学模型,给出了考虑桩土效应、桥墩刚度以及支座非线性的摩擦摆支座减隔震桥梁抗震简化计算方法。对一座预应力混凝土梁拱组合桥的纵桥向减隔震性能开展研究,分析了在不同的支座设计参数下结构的等效刚度、等效阻尼、等效周期等物理参数。建立连续梁桥的等效单自由度振动模型,计算支座设计位移、桥墩剪力、弯矩及轴力。与有限元模型的精细化模拟结果对比可知,本文所提出的简化算法具有较好的计算精度,能够用于研究桥梁纵向的抗震性能。     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。     

高速铁路简支梁桥下部结构纵向刚度设计有关问题探讨

通过对设计实践中遇到的一些问题的分析研究，提出在铺设无缝线路的高速铁路桥梁下部结构刚度设计中取消同一座桥中各桥墩刚度差限值的建议，并提出可行的处理方法。     

高速铁路桥梁下部结构纵向水平刚度研析

根据高速铁路无缝线路桥梁纵向力传递机理，桥梁下部结构的刚度是影响桥上梁轨共同作用、无缝线路钢轨应力及高速行车的舒适性的关键因素之一。本文给出了高速铁路桥梁下部结构纵向水平刚度的计算方法，并对下部结构纵向水平刚度的影响因素和控制措施进行了分析，提出了各种控制措施使用的优选次序，为高速铁路桥梁下部结构纵向水平刚度设计提供参考。     

高速公路桥墩基础灾后工作状态检测与评估

桥墩基础工作状态检测与评估一直是工程技术人员面临的一个难题。本文以一受灾的高速公路桥墩基础为研究对象,根据桥墩基础灾后最终状态及处治情况,采用无损检测和仿真计算的方法,对桥墩基础灾后和灾害处治过程中的受力状态进行了分析。无损检测结果与仿真计算结果基本一致,且探查结果表明检测评估结果与实际情况基本吻合。     

桥梁基桩动刚度影响因素分析

桩的动态特性反映了桩身混凝土的完整性和桩—土相互作用特性,利用机械阻抗法测定基桩激励和响应可以识别桩—土系统动力特性,估算承载力。本文首先建立了简化的摩擦桩动力解析模型,定性分析了不同参数变化对基桩动刚度的影响;其次,结合某高速公路特大桥若干桥墩基础的评估与加固,寻求基桩动刚度的合理下限值并以此初步评价基桩承载能力;继而建立了数值分析模型,通过测试数据对模型加以验证,并利用模型对动刚度影响因素进行了参数分析,参数对动刚度影响的趋势与解析解一致。针对本文工程案例,计算得到基桩动刚度合理下限为4.9 GN/m,当实测动刚度明显低于该值时,基桩承载能力偏低。通过对现场测试数据的统计分析,验证了该方法的合理性。     

多塔矮塔斜拉桥合龙顶推力多目标优化研究

刚构体系多塔矮塔斜拉桥可通过在主梁合龙前施加顶推力使桥墩向边跨侧预偏,以减小主梁收缩徐变对桥墩受力的影响。将成桥状态下的桥墩应力作为目标函数,设置约束方程控制合龙施工时的桥墩应力,利用多目标线性规划方法确定合龙顶推力。计算结果表明,采用迭代计算可考虑顶推力对混凝土收缩徐变的影响,得到的合龙顶推力可使运营阶段桥墩截面拉应力最小;合龙顶推力将改变结构的应力状态,其对主梁应力状态的影响很小,但对桥墩的应力状态改变较大,由此而产生的徐变效应不能忽略;墩底约束刚度对最优顶推力的确定有一定影响,在实际顶推合龙前应进行试顶推以修正模型的墩底约束刚度。     

桥墩高度对群桩承台系统动刚度的影响分析

对于服役桥梁,测试群桩承台桥墩系统的动刚度可以了解其健康状态,并可以作为推算静刚度及承载性能的依据。而当采用动刚度作为评估指标时,激振点和拾振点的选取应具备合理性,且不应忽视桥墩高度对动刚度值的影响。为分析上述问题,本文建立了三维动力有限元模型,施加瞬态激励以分析系统的竖向动刚度值,并考虑了激振点位于承台上和桥墩顶部2种情况。计算结果表明:2种激振点位情况下,在2.5 Hz频率下系统动刚度受桥墩高度变化影响小,计算结果稳定;当激振点位于承台上时,由于激振点和拾振点均不在结构对称中心上,因此当频率较高时(20 Hz左右),系统动刚度会受到自身模态的影响而发生阶跃式突变;当激振点位于墩顶中心时,随着桥墩高度的增加,在20 Hz频率下的系统动刚度降低。     

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。     

重载运输条件下32m预应力混凝土简支T梁横向加固方法研究

随着我国重载运输的持续发展,列车编组增加,车辆轴重增大,运营密度增大,现役桥梁出现横向振动过大危及行车安全的现象。本文以朔黄铁路中比重较大的32 m预应力混凝土简支T梁+双线分离式桥墩+扩大基础的结构形式为研究对象,采用有限元分析结合现场实测的方法,对增加T梁横向联接刚度和桥墩横向刚度的加固效果进行了研究。结果表明:仅增加T梁横向连接刚度,使桥跨结构横向振动得到抑制,仅增加桥墩横向刚度,使桥跨和桥墩横向振动均得到有效抑制,且对桥跨横向振动抑制效果优于增加T梁横向连接刚度,采取同时增加T梁横向连接刚度和桥墩横向刚度的方法对桥跨横向振动抑制效果最优,对桥墩横向振动抑制效果略优于仅增加桥墩横向刚度。     

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。