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。     

桥台刚度对整体式桥台桥梁受力性能的影响研究

福建省永春县上坂大桥是一座采用预应力混凝土T梁的整体式桥台的无伸缩缝桥梁(简称为整体式桥台桥梁)。以上坂大桥为工程背景,在实桥静载试验的基础上,采用大型通用有限元分析软件———ANSYS分析了不同桥台高度、桥台抗弯刚度和台后填土类型对整体式桥台桥梁的主梁受力、主梁伸缩量、桥台桩基础受力以及结构动力特性的影响。     

桥台刚度对整体式桥台桥梁受力性能的影响研究

鉴于整体式桥台桥梁的受力性能复杂,目前的设计方法基本上是依赖于经验,文章以福建省永春县上坂大桥(我国目前修建桥长最长的整体式桥台桥梁)为工程背景,在实桥静载试验的基础上,采用有限元分析软件-ANSYS建立全桥的空间模型,分析了桥台刚度对该类桥梁受力性能的影响,在此基础上提出可供整体式桥台桥梁工程设计参考和建造的若干结论。     

整体式桥台桥梁的动力试验研究

研究了上坂大桥(中国最长的采用整体式桥台的无伸缩缝桥梁,简称为整体式桥台桥梁)在天然脉动荷载作用下的自振特性,得到关于该类桥梁自振特性的结论;采用结构分析软件ANSYS建立全桥的空间模型,计算该桥的自振特性,并与实测结果进行比较,结果表明:有限元模型具有较好的可靠性;实桥试验还测试了无障碍行车试验和跳车试验作用下桥梁的强迫振动特性,结果表明:该类桥梁的冲击系数值较大,而现行技术规范的取值值得商榷;此外该类桥梁具有较强的耗能能力,抗震性能较好。研究结果有助于对该类桥梁动力特性的认识和进一步开展无伸缩缝桥梁的抗震性能研究。     

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。     

无伸缩缝桥梁合成梁式结点的受力性能和试验研究

提出一种受力性能介于整体式和半整体式桥台无伸缩缝桥梁之间的新型的结点构造方式--合成梁式的结点构造.通过有限元通用程序ANSYS建立该结点的有限元模型,研究在最不利荷载情况下的结点受力性能及结点参数对受力性能的影响,并进行了结点模型试验.研究表明,合成梁式的结点可用于无伸缩缝桥梁设计;在满足设计承载力的情况下,桥台的高度和长度宜取小值;桩存在一个合适的相对刚度,当桩相对刚度超过这个值时,对合成梁式的结点受力几乎没有影响.     

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.     

英国整体式桥梁设计

整体式桥梁是指桥梁全长范围内不设置伸缩缝,边跨与桥台在结构上连接成整体的桥梁。整体式桥梁在英国应用广泛,其优越的性能主要体现在取消了桥梁伸缩缝,提高了结构耐久性,降低了维护成本,减少了因更换和维修伸缩缝对通行造成的不利影响,提高了行车舒适性。介绍英国整体式桥梁的结构形式和受力机理,为国内开展整体式桥梁设计提供一种设计思路和方法。     

整体式桥台桥梁的桥头搭板设计

在过去几十年里,瑞士建造的整体式桥台桥梁的数量不断增加。这种类型的桥梁较传统的桥梁有较多优点,但其存在明显的土-结构相互作用,特别是在桥头搭板和路堤之间。为了取消伸缩缝,将桥头搭板直接连接到整体式桥台桥梁的端部,从而也经受由于温度效应和混凝土收缩徐变引起的桥面板位移。为保证桥头搭板设计合理,建立桥头搭板修正几何模型,研究桥头搭板的力学特征以及桥头搭板端部路面沉降和桥头搭板与桥面板连接处路面的开裂情况,证明了增加桥头搭板末端埋置深度的有利作用。在此基础上,提出一个连接桥面板与桥头搭板的细部构造,以避免在此处路面产生裂缝。建议在初步设计阶段对其进行详细考虑,以使整体式桥台桥梁在不增加施工成本的前提下改善其长期性能。     

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...     

大跨度悬索桥振动分析的组合单元法

提出一种新型单元——组合单元,这种单元包含了三维实体、三维梁、板、壳、空间杆等构件,突破了传统有限元对于不同材料或不同构件必须采用相应不同单元的限制,对悬索桥的索塔、加劲梁等复杂结构,能用较少的单元进行模拟,实现了用普通微机对青马悬索桥的空间振动分析,计算结果与实测值比较接近。     

整体式桥台的箱梁剪滞效应分析

针对整体式桥台的箱梁固有的力学特性,建立有限元模型,对其在不同荷载作用下剪滞系数的横向和纵向分布规律进行研究,并将结果与普通简支箱梁进行比较。通过有机玻璃模型试验验证了有限元建模分析的可行性、准确性,同时作了参数分析,提出了可供工程设计参考的实用剪滞系数计算表。分析结果表明:该类箱梁剪滞分布与普通简支箱梁的不同主要在于桥台附近截面出现了负剪滞现象;整体式桥台的纵向抗弯刚度、主梁宽跨比、宽高比及不同荷载形式等是影响该类桥梁剪滞系数的主要因素。     

软弱地基桥台台背填筑EPS的结构分析

对利用EPS填筑软基上桥台台背的结构进行分析,探求解决软土地基上桥台台背填筑的技术问题。首先,对EPS块体以及混凝土和EPS结合体进行应力与应变分析,从理论上说明实现减少路面沉降的可行性;然后,进行软基上桥台台背填筑EPS的结构分析,说明采用EPS填筑路基可以从根本上解决桥路的差异沉降与路堤的残余沉降,达到防止桥头跳车以及台后填土与地基住移时桥台的侧向作用的目的。     

无伸缩缝技术在桥梁中的应用和发展

桥梁伸缩缝的设置不但影响行车的舒适性,而且容易造成桥梁不同程度的破坏。介绍桥梁无伸缩缝技术在美国及我国的使用状况,并对无伸缩缝桥梁设计中的关键问题进行了初步讨论。     

桥梁节段施工过程中混凝土收缩徐变效应仿真计算

在考虑结构节段施工影响的收缩徐变效应分析中,提出节段等效增量荷载的概念,将前面所有阶段的实际荷载增量对收缩徐变的影响转变为节段等效增量荷载,施加于当前阶段的有限元计算模型中;同时按混凝土龄期调整当前阶段的各混凝土单元弹性模量。基于上述处理,采用标准有限元分析,即可计算得到当前阶段考虑收缩徐变效应后的结构总反应。根据上述方法编制了相应的多阶段结构施工计算程序,用于分析一座三跨连续梁桥和一座大跨度斜拉桥,获得理想的结果,说明了该方法的有效性和可靠性。     

轴心受压钢骨-钢管混凝土组合短柱力学性能研究

为适应建筑结构高耸、大跨的发展,提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨—钢管混凝土组合柱,该组合柱是在钢管混凝土内埋设钢骨。通过12根组合短柱的轴心受压试验,研究了钢骨—钢管混凝土组合短柱的力学性能,讨论了影响这种新型钢—混凝土组合柱性能的主要因素,包括混凝土强度、套箍指标和配骨指标等,给出了该种组合柱的承载力计算公式。研究结果表明:由于钢管、钢骨和混凝土的协同工作,该种组合柱不但具有很高的承载力,而且具有很好的延性,可大大提高建筑物的防倒塌能力;由所给组合柱承载力计算公式计算的结果与实测值吻合良好。     

整体式桥台的曲线箱梁剪滞效应研究

针对整体式桥台的曲线箱梁固有的力学特性,建立有限元模型,对在不同荷载作用下剪滞系数的横向和纵向分布规律进行研究,并将结果与普通简支曲线箱梁进行比较。通过有机玻璃模型试验验证了有限元建模分析的可行性、准确性,同时做了参数分析,提出了供工程设计参考的实用剪滞系数计算图表。分析结果表明:该类箱梁剪滞分布与普通简支曲线箱梁的不同,主要在于剪滞系数内侧大而外侧小,以及在桥台附近截面出现了负剪滞现象;整体式桥台的等代桩长、桥台纵向抗弯刚度、宽跨比及箱梁肋板间距等,是影响该类桥梁剪滞系数的主要因素。     

整体式桥台曲线箱梁桥的动力特性研究

针对整体式桥台曲线箱梁桥的结构特点,运用结构分析软件ANSYS的APDL语言实现多模态反应谱法的自动迭代,以简化该类桥梁的动力特性分析。对该类桥梁的计算模型及影响其动力特性的主要参数进行了分析,通过动态时程分析法比较了迭代多模态反应谱法的可行性和准确性。结果表明:该类桥梁不存在纯粹某一方向的振型;1阶横弯、1阶纵弯和3阶竖弯分别对横、纵和竖向的振型贡献最大;1阶横弯和1阶纵弯频率受台后土及桩侧土密实度的影响最大,其次是地震激励频率和桥宽;3阶竖弯频率基本不受各种参数的影响;迭代多模态反应谱法可以作为该类桥梁抗震计算的一种估算手段。