整体式斜交桥台-桩-土体系往复加载拟静力试验

将整体式桥台引入斜交桥中形成整体式斜交桥，可有效改善地震中桥梁上部结构纵横向耦连效应造成的面内扭转及落梁现象；但整体式桥台中主梁与桥台浇筑为一体，在地震作用下将发生复杂的桥台-桩-土相互作用。为此，以某整体式斜交桥为原型，开展了斜交桥台-H形钢桩-土体系往复加载拟静力试验研究，探究了体系的抗震性能、台后土压力分布规律以及桥台和钢桩的水平变形特征等。结果表明：斜交桥台-H形钢桩-土体系具有较高的耗能能力及延性，台后土对体系的抗震性能影响显著。台后土提高了体系抗侧承载力及刚度，但亦造成正负向受力不对称性，其中正向抗侧承载力及刚度明显高于负向，但残余承载力及位移明显小于负向。在小位移（<0.01H，H为桥台高度）下，斜交桥台的台后土压力沿埋深方向近似呈三角形分布，最大土压力位于台底；沿水平方向呈抛物线形分布，最大土压力位于距桥台锐角0.25 m处；沿纵桥向呈三角形分布，最大土压力位于台背。在大位移（≥0.01H）下，台后土靠台背处出现明显扇形塌陷区域，导致桥台顶部土压力降低，沿埋深方向开始呈双折线分布，沿水平方向呈三折线分布，最大土压力位置不变；沿纵桥向呈双折线分布，最大土压力与台背距离随加载位移逐渐增加。试验结束时，桥台顶部塌陷区域深度近500 mm，宽度近600 mm。加载过程中桥台基本为刚体，出现平动及转动位移；由于部分台后土流动至钢桩前侧，钢桩顶部产生朝向台后土方向的局部累积变形，桩身水平变形在埋深0.25 m处出现拐点及最大值，而非桩顶，试验结束后无明显残余变形。     

往复位移作用下整体桥台后土压力计算方法

整体桥具有使用寿命长、施工方便、造价及养护费用低等特点，目前在国内外得到了广泛应用与推广，但是，其台后土压力计算方法还缺乏深入研究。为此，以永春上坂大桥整体桥为设计背景，开展了整体式桥台-H形钢桩-土相互作用的低周往复荷载拟静力试验研究，主要研究了台后土压力大小及其衰减规律，并给出了桥台内力和台后土压力计算方法。研究结果表明：台后土压力与正向加载位移成非线性关系，且随着正向加载位移的增大而增大；台后土压力沿深度方向主要呈"三角形"与"梯形"分布，同时，台背处土压力合力作用点基本位于2/3桥台高度的埋深位置处；台后土压力沿纵桥向成指数衰减，且在台后2倍的桥台高度处基本衰减为0，即温度作用下整体桥桥台的纵向移动仅对台后2倍桥台高度范围内的土体有影响。现有研究及规范给出的方法不适用于整体桥的台后土压力计算，而所提出的台后土压力计算方法与试验、实桥监测结果较为吻合，其可为整体桥的设计及规范的制定提供参考与借鉴。     

整体式桥梁在温度荷载作用下台后土压力的受力分析

整体式无缝桥梁的理论研究和实践在过去的时间里得到了飞速的发展,很多热爱桥梁的学者投入到其中,整体式无缝桥梁的台后被动土压力的计算法不同的学者也提出了不同观点。根据某工程实例对桥梁台后土的简化计算方法进行研究,对性能以及受力进行分析。结果表明:由于台后土和桥台之间的相互作用,桩顶水平位移随着后台土刚度的增加而逐渐减小,当温度升高时,桩顶应力随后台土刚度增加而减小;当温度降低时,桩顶应力以及桥梁各连接处应力随后台土刚度增加而线性增大。     

升温作用下整体桥台台后土压力计算方法的探讨

对在升温作用下,整体式桥台桥梁台后土压力的计算方法进行研究。分别采用Broms法、m法及p-y曲线法计算桥台背墙后填土的水平抗力系数;采用m法及p-y曲线法计算台柱土的水平抗力系数和台桩、墩桩侧土的水平抗力系数;采用TDV软件模拟土对桩端的约束作用。通过对不同方法计算的台后土压力的对比分析,得知:在计算升温引起的整体式桥台桥梁台后土压力时,桥台背墙及台柱土的水平抗力系数计算采用m法是不适合的;桥台背墙后填土的水平抗力系数可采用Broms法计算;土对台桩及墩桩侧的水平抗力系数按p-y曲线来考虑是适合的。     

带EPS的整体式桥台-桩-土相互作用拟静力试验

整体桥中台后土压力在温度循环作用下会发生较大变化,这种季节性横向土压力的变化在每次温度循环后会持续增大,其实际所受水平土压力会远大于桥台设计时的压力,同时桥台桩基会产生累积和残余变形,因而有效减少台后土压力与桥台桩基的累积和残余变形至关重要。为此以桥台-H形钢桩试件为研究对象,通过在桥台侧向施加水平位移荷载,开展带膨胀聚苯乙烯（EPS）填料板的整体式桥台-桩-土往复荷载拟静力试验,分析桥台、桩基的骨架曲线、滞回曲线及其沿入土深度方向的水平变形和桥台转角等的变化规律,初步研究EPS填料板的厚度对桥台-桩基-土相互作用受力性能的影响。试验结果表明：在台后埋设EPS填料板能有效减小上部结构变形时桥台所受到的水平力,最大可减小31%;同时,也可减小模型试件的累积变形,其随着EPS厚度的增加而逐渐减小,尤其对桩的累积变形减小最为显著,最大减小了74.3%;在台后埋设EPS填料板也可有效减小台后填土对桥台转角的约束作用;台后埋设EPS填料板会使单步位移荷载作用下产生的变形有所增大,但幅度不大;试验全过程各模型试件均表现出了良好的弹性性能和变形能力。     

整体式桥台-H形钢桩-土体系抗震性能试验

整体桥因其全周期寿命长、整体性好和养护费用低等特点，得到了广泛应用，但对其在地震荷载作用下的受力特点和变形规律还缺乏深入研究。基于此，以某整体桥为背景，制作桥台-H形钢桩试验模型，开展整体式桥台-H形钢桩-土体系抗震性能拟静力试验研究，分析桥台-H形钢桩的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、水平变形和桥台转角等变化规律。试验结果表明：H形钢桩出现较大的负向残余变形，但负向加载下H形钢桩未出现破坏；台后、台底及桩顶土体均出现大范围脱空；试件的等效黏滞阻尼比约为0.35，具有良好的耗能能力；正向加载下试件的弹性抗弯刚度是负向的12.6倍，最大承载力是负向的3.85倍，台后土对试件的刚度和承载力影响显著；破坏时试件刚度减小至初始刚度的33%，退化不显著；相比位移延性和割线刚度，采用环线刚度分析其抗震性能更为合适，改进后的割线刚度能更准确地反映试件的刚度退化；考虑整体和局部累积变形的影响，大加载位移作用下，桩身出现较大的负向整体累积变形，且桩身沿深度方向多处出现局部累积变形；加载过程桥台仅发生刚体位移，正向转角逐渐增大，负向转角先增大后减小再转为正向倾斜。研究发现整体式桥台-H形钢桩-土体系拥有优越的抗震性能。     

整体式桥台桥梁的简化计算模型研究

提出了整体式桥台桥梁在成桥阶段计算的三维框架简化模型;然后在ANSYS基础上进行二次开发,编制了计算桩基的等代桩长和台后土压力合力的专用分析程序IABS.利用IABs程序,结合国内现有的桥梁设计软件,即可直接进行整体式桥台桥梁的实际工程设计,为该类桥梁在我国的推广应用提供了设计基础.同时还以某一实际工程的整体式桥台桥梁为研究对象,采用IABS程序对可能影响桩基等代桩长和台后土压力合力的各种结构因素进行分析,得出若干有益于该类桥梁设计的结论.     

整体式桥台桥梁设计与实践的发展现状

整体式桥台桥梁的上部结构与桥台浇筑成整体并由单排桩支承。温度引起的伸缩及混凝土的徐变和收缩导致桩中产生弯曲应力。至今,该类桥梁还没有统一的设计标准,仅有少数可供参考的设计和施工准则。回顾了现行整体式桥台桥梁的设计和施工实践。通常认为重要的设计参数是混凝土桥面板的温度、徐变和收缩效应,土层的变化及桩一土的共同作用。对桩的参数分析考虑了预钻孔的影响、预钻孔中填料的类型、地下水位、土的类型及桩的朝向。研究结果将有助于整体式桥台桥梁桩基的选择和设计。     

无缝桥梁各关键结构刚度协调分配研究

随着科学技术的发展,交通行业的技术水平也在稳步提高,针对桥头跳车的问题,无伸缩缝桥梁研究逐渐被用到桥梁实际应用中。而无缝桥梁又称为无伸缩缝桥梁,分为材料无伸缩缝和结构无伸缩。结构无伸缩缝桥梁的的台后土压力会直接传至梁板等上部结构,桥梁各构件的刚度不同,台后土压力对无伸缩缝桥梁产生的效应也不相同。本文依据研究内容及结构刚度基本理论,建立了只包含梁板、桥台及桥台桩基三个结构的单跨整体式无缝桥梁,分别单一的改变三者刚度,得出其刚度变化对结构受力的影响,并拟合绘出的影响变化曲线得到四元函数,归纳了求解刚度协调分配系数的方法。     

软基桥头路基填筑对桥台桩的影响

为考察台后路堤荷载导致的地基软弱下卧层压缩和水平移动作用下的桥台桩基受力性状,建立了桥台桩基的三维有限元模型,验证了其合理性,并通过设置桩-土接触单元分析了桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响.结果表明:由于桩的“遮拦效应”,前排桩桩-土“绕流”现象较后排桩更为明显；同时,桩的阻拦作用使桩周土体位移值较自由土场预测值偏小；桩-土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系；每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74％；路堤荷载大小与桩身最大弯矩值的关系与基桩所处位置有关,并非简单的双折线关系；在影响桩身弯矩因素中,软土层力学性质对桩身弯矩影响较桩身模量更为明显；桩在受轴向力和侧向力耦合作用下,桩基础的承载力会有所提高,但不明显.     

黄土冲沟区桥梁桩基受力特性现场试验研究

黄土冲沟区桥梁桩基是一种特殊的工程地质条件,为了研究黄土冲沟区桥梁桩基础受到的水平推力、沉降、位移、桩周土含水率之间的相互关系,课题组在山西省太(原)佳(县)高速公路某桥梁桩基上安装了一套远程监测系统。通过两年的监测,得出了以下结论:①监测点桥台(墩)桩基不同深度范围内所受桥下边坡滑移提供的水平压力均呈现出春夏季(雨季)增大而秋冬季减小的趋势;深度上的变化符合弹性嵌固桩的土压力分布规律;②监测点桥墩的位移呈现波动式变化但量值很小,波峰处于春夏季;③监测点桥台(墩)桩基的差异沉降量随时间有减小的趋势,且与土压力随时间变化规律相对应;④监测点桥下边坡坡脚黄土的含水率与降雨密切相关。     

П形刚构桥台的施工与观测

浙江省杭甬高速公路绿兴试验段的桥染存在着台后路基压实稳定滞后、桥台灌注桩水平位移破坏以及桥头跳车等问题。为此，提出东明市湖溪桥采用П型刚构桥台建一座试验桥。实践表明，该结构整体刚度大，对抵抗高路堤的台后土压力作用具有良好和效果，建议推广应用。     

我国第一座整体式全无缝桥梁——广东清远四九桥的设计思路

对于中小桥梁,采用整体式全无缝桥梁设计可望彻底解决因伸缩装置问题而导致的跳车.介绍了我国第一座整体式全无缝桥梁--广东清远四九桥的设计情况,重点阐述了整体式桥台及台后结构的设计.     

我国第一座整体式全无缝桥梁—广东清远四九桥的设计思路

对于中小桥梁，采用整体式全无缝桥梁设计可望彻底解决因伸缩装置问题而导致的跳车。介绍了我国第一座整体式全无缝桥梁－－广东清远四九桥的设计情况，重点阐述了整体式桥台及台后结构的设计。     

整体式桥台桥梁细部构造设计

以富裕工业园分离立交桥为工程背景,结合整体式桥台桥梁的受力特点,探讨了整体式桥台、台后填土及搭板的构造措施.台帽及台柱身外包PE15Ⅲ型高压聚乙烯泡沫塑料,能减小台后土体因桥台移动而产生的变形,减小升温作用下台后土压力对结构的不利影响.同时,也能有效防止降温时桥台与台后填土间出现缝隙;桥头搭板采用分段的形式可有效释放结...     

整体式桥台-H形钢桩基-土相互作用水平变形机理研究

整体桥因整体性、抗震性、行车舒适性而被广泛应用。为了能吸纳整体桥在温度、地震作用下的水平往复变形，实际工程中其桩基主要采用H形钢桩。为深入研究整体桥H形钢桩基水平变形机理，以某整体桥为背景，开展了传统平衡土压力状态下H形钢桩-土、台后不平衡土压力下的H形钢桩-土以及整体式桥台-H形钢桩-土相互作用拟静力试验研究，分析对比了H形钢桩桩身水平变形规律，滞回、耗能和骨架曲线。试验研究表明，不平衡土压力对桩身水平变形影响较大。正负向加载时，HP模型桩身水平变形较为对称，变形规律为沿埋深方向逐渐减小，接着反向增大后减小至桩底为0。对于UHP模型，正负向加载时的桩身变形不对称，其中正向加载时的变形规律为沿埋深方向逐渐减小至0，接着反向增大至最大后减小；负向加载时的变形规律则与HP模型基本相似。AHP模型桩身水平变形规律则较为复杂，其变形介于HP模型和UHP模型之间。研究还表明：HP模型的滞回曲线较为饱满和对称,而AHP模型的滞回曲线存在显著的非对称;AHP模型的承载力和耗能能力最高，但延性最低。     

桩基础的整体式桥台桥梁受力性能研究

考虑桩土相互作用，提出桩基础的无伸缩装置整体式桥台桥梁有限元计算模型；分析该类桥梁的受力性能，探讨主梁的温度变形、桩长、桩径对受力性能的影响；并比较了与有相应有伸缩装置桥梁受力性能的差异，为无伸缩装置桥梁设计提供理论依据。     

宽幅无缝桥梁受力性能分析

无缝桥梁具有行车舒适、维护简单等诸多优点,但由于认识有限且缺乏统一的标准,此类桥梁在我国发展较为滞后。现有的研究关注桥长等限制因素,但对宽幅无缝桥却未见专门的报道。结合某城市立交方案,建立一种适用于工程实践的空间梁格模型,对宽幅整体式桥台无缝桥梁受力特性进行多工况分析,并与半整体式无缝桥梁方案进行了对比。研究结果表明:优化台后填土等设计参数能较大地改善此类桥梁受力性能;受桥宽的影响,桩顶横向弯矩可能控制设计,采用半整体式桥台无缝桥梁方案有利于解决此问题。     

基于ANSYS的桥台土压力有限元分析

以有限元软件ANSYS为计算工具,针对少(林寺)—洛(阳)高速公路桥台和台后路堤与地基特点,模拟了试验桥台的受力和边界条件,建立了平面有限元模型。通过计算,分析了桥台土压力分布规律及台背土压力随桥台位移发生变化的规律。并将有限元的分析结果与现场土压力测试结果进行了对比分析,二者吻合较好。     

整体式全无缝桥梁的设计与应用研究

整体式全无缝桥梁是指在中小桥梁上梁与桥台形式整体,桥梁任何位置(包括两头)都没有设置伸缩缝,梁的伸缩靠桥台及台后的特殊装置予以吸收。对于中小桥梁,采用整体式全无缝桥梁设计可望彻底解决伸缩装置问题。简要介绍了我国第一座整体式全无缝桥梁———广东清远四九中桥的设计、营运情况,以期推广应用。