组合结构错孔拼宽在高速公路扩建中的应用和受力性能研究

近年来，钢混组合结构逐渐在高速公路桥梁拼宽中得到应用。本研究以某高速公路跨线桥梁为背景，对比分析了钢混组合结构拼宽与混凝土结构拼宽方案的荷载横向分布情况；通过建立实体有限元模型，分析了拼接缝位置在支座不均匀沉降和汽车活载作用下，横桥向弯矩沿全桥的分布情况，并分析了钢混组合梁拼宽后新老桥的刚度分配情况和老桥的受力特性。结果表明，钢混组合梁拼宽方案分担的汽车活载比常规拼宽方案降低8%左右，拼宽效果相近；拼宽后老桥植筋位置下翼缘与老桥悬臂上翼缘受力较大，需加强配筋；汽车活载作用下，新、老桥腹板最大位移差值为3.8 mm,结构横向变位平顺。     

考虑支座摩擦滑移的弯梁桥侧向位移分析

为了分析板式橡胶支座的摩擦滑移对混凝土弯梁桥侧向位移的影响,采用ANSYS建立板式橡胶支座的三维实体模型和背景桥梁的单梁模型,分别计算考虑支座摩擦滑移与未考虑支座摩擦滑移弯梁桥侧向位移和不同工况下支座的荷载-位移曲线。结果表明,当横向力较小时,是否考虑支座摩擦滑移对侧向位移影响很小;当横向力较大时,考虑支座发生侧向滑移,其抗剪刚度减小,弯梁桥侧向位移明显增大;荷载-位移曲线表明横向力较大时,支座发生明显滑移。     

考虑摩擦滑移的普通板式橡胶支座剪切性能研究

普通板式橡胶支座作为中国量大面广的公路钢筋混凝土梁桥结构体系中的重要支承构件,其力学性能对局部和整体结构的刚度分布和受力变形特点具有一定的影响,甚至影响服役公路桥梁结构的安全性和适应性。因此,针对桥梁服役过程中该类支座普遍存在的滑移、脱空等典型病害特征,研究其不同受力状态下的剪切性能。考虑支座界面接触方式、几何尺寸等参数,设计并进行了6个普通板式橡胶支座的剪切性能试验。对不同参数影响下支座的损伤破坏模式、剪应变-剪应力曲线、支座有效剪切应变及抗剪刚度等参数进行对比分析。进一步应用有限元数值模拟方法,对摩擦滑移下的支座剪切性能进行参数分析,并将其有限元分析结果与普通板式橡胶支座的剪切性能试验结果进行对比。研究结果表明,支座上、下表面的接触摩擦条件可明显影响支座的水平侧移和抗侧力。对于界面摩擦因数较小的情况,卸载后支座摩擦滑动位移不能完全恢复,随着循环加载次数的增加,摩擦滑动位移增幅增大,且支座界面摩擦滑移可降低支座有效剪切变形和抗剪刚度的发挥。0.5,0.7,1.0等效剪切变形下支座的抗剪刚度试验结果、模拟结果与理论计算结果对比表明,试验结果与模拟结果吻合较好,而既有抗剪刚度理论计算结果偏大,且未考虑支座界面摩擦滑移、脱空的影响。因此,在进行实际桥梁结构的力学性能计算时,应考虑不同受力阶段支座力学性能指标的取值。     

独柱墩桥梁在偏载荷作用下抗倾覆验算及处理措施

为了解决独柱墩桥梁在偏心荷载作用下横向抗倾覆能力不足的问题，依托黄麻互通匝道独柱墩桥梁实例，提出了将独柱墩单支撑改为多点支撑的处理措施。首先采用数值模拟法，对该桥独柱墩在车道偏载情况下进行了受力计算，结果显示荷载作用基本组合下，一个支座出现了负反力，不满足抗倾覆验算工况特征状态1的要求。然后采用在独柱墩顶部增设钢盖梁加固措施后，经结构计算及实践证明，有效解决了支座脱压的问题。研究结果表明：在偶然偏心荷载作用下，独柱墩所在桥跨的支座存在脱空的隐患；通过将独柱单支撑改为多点支撑的措施可有效解决支座脱空问题；独柱墩顶部增设钢盖梁后整座桥梁的抗倾覆能力得到了明显提升。     

平转桥梁墩柱钢筋倒塌对转动支座受力影响分析

平转施工桥梁,由于转体吨位大,墩柱构造设计预埋钢筋数量多,当缺少劲性骨架时,容易出现倒塌现象。为检算对转动支座受力性能的影响,考虑冲击影响对钢筋倒塌荷载进行计算,运用刚体变形理论对支座的强度进行验算,并结合实际荷载进行原位加载试验。结果表明,在墩柱钢筋倒塌荷载作用下,转动支座的受力和变形较小,均未超过材料允许控制值。     

人行景观大纵坡PC连续梁力学性能研究

为研究桥梁两端标高条件受限情况下人行景观大纵坡PC连续梁的力学性能,建立常规及考虑纵坡影响的桥梁结构有限元模型,在外部荷载、边界条件及有限元模型特性一致的情况下,计算并对比不同计算模型下结构内力及支反力。结果表明,考虑纵坡后,施工及正常运营阶段恒载、移动荷载作用下结构弯矩变化较小,但预应力荷载引起的弯矩变化较大,大纵坡对结构支反力的影响较小。     

移动荷载作用下长大纵坡沥青路面力学响应分析

为了研究结构层参数对长大纵坡沥青路面结构力学性能和路用性能的影响作用,采用有限元软件建立了移动荷载模型及长大纵坡沥青路面结构三维有限冗模型,分析了移动荷载作用下,面层、基层竖向压应力、最大剪应力、层底拉应力随各结构层厚度、模量及结构层组合的变化规律。结果表明：面层模量的增加在提高路面抗车辙性能的同时会降低其抗疲劳开裂性能;增大基层模量可以提高面层抗疲劳性能,但同时增加了基层层底拉应力,降低了基层抗疲劳性能;对于刚度较大的半刚性基层,面层厚度取低值可以增强长大纵坡沥青路面的抗车辙性能,基层厚度对于路面结构抗车辙性能影响较小;面层与基层模量比值在0．8～1．1范围内变化时,对长大纵坡沥青路面结构受力较为有利。     

耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能研究

为了提升梁式桥结构的抗震性能,提出了新型耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座(SCSLRB),并基于形状记忆合金(SMA)滞回特性提出了耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁减隔震参数设计方法。首先,基于OpenSees平台分别建立耗能型滑移铅芯橡胶支座(EDSLRB)与形状记忆合金索的数值模型,分析了往复荷载作用下的滞回响应,并与试验结果进行了对比,验证了数值模型的准确性,进一步建立了耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座数值模型。在此基础上,选取某3跨隔震连续梁桥,采用提出的减隔震参数设计方法,对耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座参数进行了优化设计,并基于支座最优参数进一步研究了减隔震参数设计方法的适用性与耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁的抗震性能。结果表明：新型耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座参数设计方法可有效得到隔震系统的最优参数;基于最优参数的新型耗能型自复位滑移铅芯橡胶支座隔震桥梁的自复位与耗能性能显著提升,能够实现主梁峰值位移、支座残余位移与桥墩地震剪力、弯矩的双重有效控制。其中,主梁峰值位移减幅达18.5%,支座残余位移显著减小,桥墩墩底剪力最大增幅仅为8.3%,支座耗能最大增幅达14.8%。研...     

济南黄河二桥引桥滑移原因分析评估

随着经济和社会的发展,全国各地不少桥梁均出现梁体滑移的问题,因此对梁体滑移的原因分析与修复越来越重要。结合济南黄河二桥引桥滑移修复工程,采用有限元软件MIDAS模拟引桥梁体与支座的受力状况,讨论了板式橡胶支座参数和超重车偏载下桥梁空间受力性能,并通过对支座滑移稳定性分析,得出了造成梁体滑移的主要原因,为该桥梁体修复提供了重要的理论依据,同时也为其他梁体滑移桥梁的修复提供了一定的参考价值。     

独柱墩连续箱梁桥抗倾覆性能设计方法研究

为了对非固结独柱墩桥梁横向抗倾覆性能进行简单可靠的设计计算,首先分析了目前常用的计算方法的缺点和不足,提出了以控制桥梁支座受力性能为指标的计算方法。同时,为了保证桥梁在超载车辆作用下有足够的安全度,结合桥梁实际运营情况,采用设计荷载及重车密布荷载两种活载工况进行验算,并规定在每种荷载工况下采用不同的支座性能控制指标。最后采用Midas/Civil软件对一座实桥进行计算分析,说明本方法计算的简单性和可靠性。     

预应力混凝土连续刚构桥加宽拼接横向受力分析

结合某在建高速公路预应力混凝土连续刚构桥梁横向拓宽拼接工程,采用实体模型对新、旧桥连接部位在局部车轮荷载以及支座沉降下的局部受力横向性能进行分析.研究成果在工程实践中取得了良好的效果,可为既有预应力混凝土连续刚构桥的横向拓宽拼接工程设计和施工方案优化提供参考.     

基于接触非线性的特大吨位球型支座有限元分析

支座是支承和连接桥梁上、下部结构的重要装置.它将上部结构的恒、活载传递给墩台,并根据计算假定适应或者约束上部桥跨结构产生的水平和转角变位.考虑到上部结构为钢桁架结构,球型支座不仅受力巨大且支点受力复杂.将常规放置在上方的球冠衬板倒置,支座水平滑移面从上方移至下方.根据支座结构和桥梁设计支座技术要求,建立支座有限元模型,运用接触分析更精确地对支座进行有限元分析.有限元计算结果表明,支座受力控制构件平面四氟板与曲面四氟板满足设计要求.     

正交异性组合桥面板界面滑移效应研究

钢-混组合桥面板常规计算中忽略了钢桥面板与混凝土桥面板界面间的相对滑移,无法反映由相对滑移导致的组合效应降低以及层间的荷载重分配。为研究界面滑移模拟方法、界面滑移对钢-混组合结构的组合效应以及受力性能的影响,基于钢桥面板与混凝土桥面板的受力特性和变形协调条件,推导界面相对滑移微分方程,给出考虑滑移条件下的挠度计算公式;并依托海口东海岸如意岛跨海大桥项目,选取包含1个纵肋的单梁,通过有限元分析和足尺模型试验对跨中挠度、钢-混界面和栓钉滑移等进行分析。结果表明:随着荷载增大,界面滑移不断增大,且增加的速度越来越快,对组合效应的削弱和对受力性能的影响也更为明显;为得出准确的受力和变形结果,应考虑界面滑移效应;文中提出的界面滑移模拟方法能揭示界面滑移对组合效应和受力性能的影响规律。     

平板橡胶支座压剪共同作用时全过程分析

为研究平板橡胶支座在大跨度桥梁结构中的工作性能,采用ANSYS有限元软件,建立4种平板橡胶支座模型,在压剪共同作用下,对平板橡胶支座的受力过程进行分析。分析中考虑大跨结构中产生的水平剪力对平板橡胶支座受力的影响,通过增加螺栓提高平板橡胶支座的水平刚度。分析表明:在大跨度桥梁结构中,平板橡胶支座受到较大水平剪力时的变形很大,最大应力出现在第1层钢板内;通过增加螺栓可有效地减小橡胶支座产生的水平位移,提高其水平承载力。     

基于正交试验法的曲线连续梁桥抗倾覆稳定性研究

为研究曲线连续梁桥中的不同参数对桥梁倾覆稳定性的影响,以高速公路上某匝道桥为工程背景,开展基于正交试验法的参数分析。建立匝道桥的有限元计算模型,并结合正交试验的方法,分析曲线半径、支座间距及桥梁纵坡对曲线梁桥抗倾覆能力的影响。结果表明,支座间距对桥梁倾覆影响最大,曲线半径次之,而桥梁纵坡对其的影响较小。     

桥梁纠偏复位控制技术及应用

在支座施工偏差条件下,先简支后连续桥梁在长期运营过程中,因温度效应和汽车制动力的作用,可能会出现墩柱倾斜、梁体纵向移位、伸缩缝卡死、支座滑移脱空等病害。以某高速公路桥头大桥上述病害为例,概述其病害成因,结合维修加固工程实践,阐述采用多跨径整体同步顶升梁体并利用上部结构作为反力架对桥墩进行纠偏的技术,为日后类似桥梁纠偏问题提供参考和依据。     

复杂环境下连续弯钢箱梁耐火性能提升方法

交通类火灾严重威胁钢结构桥梁的耐久性和安全性。为提升复杂环境(开放火灾和弯桥荷载)下连续弯钢箱梁的耐火性能,增强钢结构桥梁的安全服役寿命,选取大型立交桥枢纽工程中两跨连续弯钢箱梁为研究对象,通过建立耐火试验验证的钢箱梁与混凝土刚性基层协同工作的数值预测模型,深入揭示开放环境碳氢火灾下传热模式和结构特征耦合的箱梁力学行为演化规律。研究了局部环境火灾作用下结构的高温响应与失效模式,分析了复杂荷载状况、弯曲半径与支座布置方式对连续弯钢箱梁火灾响应行为的影响,提出了复杂环境下连续弯钢箱梁的耐火性能提升方法。研究结果表明:连续弯钢箱梁在火灾下的内外侧挠度差值不断增大,主梁内外侧支座反力的变化呈相反趋势,并且在受火初期支座反力变化程度剧烈;受火区域边缘靠近中支点的底板与腹板严重屈曲从而先形成塑性铰,然后在受火跨跨中形成塑性铰,随即整跨结构发生突然性垮塌;荷载水平的增大会显著缩短其耐火极限,受火前期及时撤离桥上的车辆荷载能够有效地延缓变形发展并且避免结构的突然性垮塌;曲率半径小于200 m会显著加剧连续弯钢箱梁高温下的弯扭耦合效应,增大主梁内外侧挠度差值与内外侧支座反力变化幅度,削弱火灾下结构的整体稳定性能;在钢结构桥梁抗火设计时中支点应设置抗扭支座,常温下支座的布置方式对火灾下连续弯钢箱梁的支座受力状况改善甚微,应在支座与梁端附近增设外部限位装置以防止结构变形过大。研究结论可为提升复杂环境下钢结构桥梁抵抗火灾的能力以及增强安全服役寿命提供设计依据。     

先张法空心板底板纵向裂缝产生原因与影响研究

通过对某高速公路空心板梁桥底板纵向裂缝进行荷载横向分布系数测试、支座压缩试验、纵向裂缝剪切测试和静载试验,分析空心板底板纵向裂缝产生原因及对桥梁结构整体受力性能的影响,并提出裂缝维修加固处理建议.     

上承式梁拱组合体系桥受力性能研究

上承式梁拱组合体系桥是上承式拱桥和连续梁组合受力的一种桥梁形式,有经济性能好、承载能力大、结构轻盈等特点.通过采用预应力筋来平衡拱脚的推力,发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,比较适合在软土地基上修筑.经对青岛创业大道桥的分析,得出了设计参数和桥梁在静力荷载下的受力性能的关系,同时分析了上部结构与下部基础协调作用对...     

螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力状态的影响研究

为了解螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力性能的影响及高强螺栓自身的受力状态,在宏观受力分析的基础上,以在建贵州红水河特大桥为背景,基于ANSYS建立该桥整体及索塔锚固结构的混合单元有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:螺栓接触非线性一方面对钢牛腿与钢锚梁的协同受力性能产生有利影响;另一方面,高强螺栓参与受力后,钢锚梁两端的纵向约束加强,钢锚梁中部上拱量明显增大,钢锚梁与钢牛腿之间的相对滑移明显减小,螺栓孔周边局部应力显著增大。综合来看,螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力性能的影响偏于不利,不考虑高强螺栓作用的分析结果偏不安全。