深厚软土地区河道开挖高铁桥墩围护方案研究

在建湖杭高铁余杭特大桥39～45号墩、宁杭高铁京杭运河特大桥37～42号墩建设占用了德清县曹家横港处部分河道,需在高铁间及高铁桥梁下原位恢复河道。桥址为深厚软土地区,为降低河道开挖对高铁桥梁的影响,提出宁杭高铁桥梁与河道间采用钻孔灌注桩进行隔离、湖杭高铁桥梁两侧及桥下河床底采用水泥搅拌桩置换加固、增加河床铺砌,以维持挖方荷载平衡并提升河床底承载力的方案。采用PLAXIS 3D软件建立有限元模型,分析河道开挖时高铁桥墩围护方案对高铁桥墩变形的影响,并在施工中进行监测。结果表明：采用该高铁桥墩围护方案,河道开挖到河床底且施工河床铺砌的最不利工况下,高铁桥墩位移计算最大值为1.61 mm(竖向)、实测最大值仅0.8 mm(横向),小于规范规定的2 mm限值,该方案可行。     

新建公路对下穿既有高铁桥墩变形的影响研究

针对新建公路距高铁桥墩过近、高铁桥墩边坡偏压等问题,以襄垣县北二环下穿太焦高铁浊漳河北底特大桥项目为依托,采用边坡挖除整平、设置挡土墙等工程防护措施,并对工程全周期进行三维有限元数值模拟计算,分析了该项目在复杂工程条件下高铁桥墩的变形机制。结果表明:工程结构间距离越近,互相影响越大。挖除换填造成偏压的土体和设置挡墙可以使位移变形量降低60 %～90 %,既有铁路桥墩的位移变形量得到有效控制。     

立体改扩建道路桥墩与高填方拓宽路基交叉影响研究

在立体改扩建道路高填方路基段边坡平台设置立体层桥梁，为研究桥墩与边坡的相互影响，分析总结了高陡边坡段桥墩常见病害类型和位移规范限值。并结合工程案例，借助有限元分析软件，建立数值模型，探究立体改扩建道路桥墩与高填方路基交叉影响。结果表明：地面层拓宽路基最大沉降发生在拓宽路基荷载形心处，立体层桥梁竖向和横向最大位移均发生在墩顶靠近拓宽路基最大沉降点一侧；对拓宽地基进行地基处治，能有效减少拓宽路基差异沉降和立体层桥墩位移；合理选择桥墩布设位置、路基边坡坡率和桥梁桩基深度，可以有效减小立体层桥墩的竖向和横向位移。     

路基开挖对高铁高架桥桥墩和基础的影响

拟建公路下穿高铁高架桥,在开挖基坑的施工过程中会对临近桥梁下部结构和周边土体产生影响。该文依据某实际公路下穿高铁高架桥工程,利用Midas-GTS有限元软件模拟基坑开挖过程,分析在高铁高架桥正常运营情况下,基坑开挖不同深度对桥梁墩顶、桩基础和周围土体的影响,以确保铁路桥梁的安全运营。分析表明:基坑开挖方案在各施工阶段对高铁高架桥桥墩及基础的变位和内力影响均在规范限值内;在基坑开挖至1.0 m时,基坑边坡开始塌陷,在施工阶段应采取可靠的支护措施,避免基坑边坡塌陷,造成对桩基础和周边土体的扰动。     

基于应变的桥墩垂直度监控方法研究

以江西寻全高速公路为依托,研究基于应变的山区桥梁高墩垂直度监控方法。参考铁路相关规范,根据桥墩高度得到墩顶位移的限值,然后采用数值模拟方法得出桥墩墩底两侧应变差限值,通过实测墩底两侧应变差来监控桥墩垂直度,最后将该方法应用于依托工程。     

填充混凝土对顶推施工中的方形钢桥墩垂直度影响分析

结合重庆市合川某工程项目,利用Abaqus有限元,对方形钢桥墩内填充混凝土和不填充混凝土两种桥墩在顶推工况下进行结构分析,并采用全站仪对方形钢桥墩在顶推过程中的水平位移进行监测,理论计算和监测数据表明:桥墩的水平变形满足规范要求。同时有限元分析表明:钢墩内部填充混凝土可以有效降低墩顶位移。通过对4种不同墩高的桥墩建模分析可知,桥墩越高,墩顶位移越大,且变化率逐渐增大,而内部填充混凝土对降低墩顶位移的效果越明显。另外采用Matlab曲线拟合可以预测不同墩高的墩顶位移,避免多次建模。     

桩板及空心板梁桥结构下穿软土区高铁桥梁的数值模拟研究

道路下穿高铁桥梁施工会使高铁桥梁桥墩产生过大位移,可能会影响铁路的安全。针对道路下穿高铁桥梁施工对高速铁路的影响,以丹阳市区至滨江新城快速通道下穿京沪高速铁路张巷特大桥工程为背景,利用Plaxis岩土工程有限元软件进行三维施工模拟,并将计算结果输入利用ABAQUS通用有限元软件建立的高速铁路桥上无砟轨道精细化模型,从而评估新建桩板及空心板梁桥下穿高铁桥梁方案施工对京沪高铁桥上无砟轨道的影响。计算结果表明,桩板结构与空心板梁桥方案对高铁的影响均满足结构保护及运营安全要求。     

倾斜传感器在高墩桥墩顶位移监测中的应用

墩顶位移是表征高墩桥桥墩安全的重要参数之一。文中分析了倾斜传感器测量墩顶位移的原理,并以重庆市向家坡立交桥监测系统为例,应用倾斜传感器对该桥Ⅳ匝道10号桥墩的墩顶位移进行了长期监测,根据实际获得的监测数据,分析了该桥墩墩顶在桥梁运营过程中的变化,初步讨论了环境温度的变化对桥墩结构变形的影响。     

连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点分析

确定连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点,为基于位移的抗震设计提供基础。基于典型的连续梁桥横桥向,理论分析了桥墩弯矩分布机理,然后以墩顶与墩底的弯矩比值为桥墩弯矩分布指标,采用有限元方法,就墩高分布、桥台约束情况、主梁横向惯性矩、主梁扭矩和桥墩横向惯性矩5种因素对桥墩弯矩分布的影响进行了参数分析。上述因素对于桥墩的弯矩分布有不同程度的影响,增加桥墩横向惯性矩或同时减小主梁横向惯性矩和扭矩,可以有效减小墩顶与墩底的弯矩比值。     

深厚软土区城市道桥近距下穿京沪高铁桥梁影响及处置研究

新建城市道路下穿运营的高速铁路桥梁,近距离取土施工必定会扰动高铁桥梁桩基周围土体,引起高铁桥墩的不利附加变形及桩侧摩阻力变化,从定量、定性的角度判断其是否会影响高铁的正常运营,以及选取影响最小的设计、施工方案十分重要。该文通过精细数值仿真模拟分析某城市道桥下穿高铁桩基不同建造次序,尤其关注施工、运营过程对高铁桥墩的变形、桩基承载能力的影响,得到以下主要结论:不同的道桥基础施工顺序对高铁桥墩的影响不同,其中施工方案的选取应以变形为主要控制要素;选取对角对称的道桥桩基施工方案可将不利影响控制在最小范围,满足高铁桥墩在施工过程与最终附加变形均在2 mm以内的要求;高铁桥墩附加变形最大发生在施工过程,最终变形相比施工过程变形较小,应加强过程监测;不同施工方案会引起高铁桩侧摩阻力变化,进而影响桩基承载力总体减小,但影响的幅度仍在高铁桥桩基承载能力允许值范围。     

钢筋混凝土桥墩性能指标量化研究

根据钢筋混凝土桥墩的破坏特点和桥梁结构基于性能抗震设计的需要,将钢筋混凝土桥墩性能水平划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和防止倒塌5个性能水平,并结合各国相关研究成果,从社会经济角度,建立了桥梁结构震害定性决策标准;从震后现场震害评估角度,建立了钢筋混凝土桥墩现场震害评估调查性能量化标准。在分析各国127个以发生弯曲破坏为主的钢筋混凝土圆形截面桥墩试验研究的基础上,从工程设计角度,以位移角为性能参数,提出了钢筋混凝土桥墩在地震作用下处于5个性能水平的量化指标,并与新西兰、日本和美国加州等设计规范中的相关规定进行比较。结果表明:建议的不同性能水平下钢筋混凝土桥墩的位移角限值是合理的,可用于基于性能抗震设计时桥墩墩顶位移的确定。     

隔离桩对双线盾构近距离侧穿高铁桥梁桩基的变形控制分析

以武汉市轨道交通7号线某盾构区间下穿沪蓉汉高铁桥梁桩基为背景,使用FLAC 3D数值模拟软件建立了双线盾构近距离侧穿高铁桥梁桩基的数值模型,分析了隔离桩对高架桥下地层及桥桩变形的控制效果。研究结果表明:隔离桩可有效隔断土层破裂面的发展方向并减小影响规模,对地表沉降具有良好的控制作用;当桥墩处在双线隧道单侧时,双线隧道开挖对桥桩变形产生的叠加效应是同向的;当桥墩处在双线隧道中间时,叠加效应是反向的,桥桩首先向先施工隧道方向位移,然后向后施工隧道方向位移,设置隔离桩可大幅减少双线隧道开挖对桥桩所造成的叠加效应的影响。     

双柱排架变截面桥墩抗震行为分析

以某高速公路项目为依托,针对变截面双柱排架墩进行抗震行为研究。结合混凝土用量及配筋原则,分别选取墩高相同的变截面双柱排架墩和等截面双柱排架墩进行Pushover分析。采用强度及位移延性两种指标对两种桥墩的抗震性能进行比较,并对不同高度变截面桥墩的抗震行为进行评价。此外还研究了中系梁布设位置及刚度变化对变截面双柱排架墩抗震行为的影响,并根据分析结果提出桥墩中系梁布设原则,对桥墩抗震设计具有一定的指导意义。     

新建路基小角度斜穿对既有高铁桥梁的影响研究

为研究新建铁路路基小角度斜穿对既有高铁桥梁的影响，以沪通铁路黄封上行联络线斜穿京沪高铁工程为实例，运用ABAQUS软件建立三维有限元数值模型，分析研究不同路基加固方案对京沪高铁桥墩和桩基础的影响。结果表明:小角度斜穿条件下，既有高铁桥墩横桥向水平变形受新建路基影响最为显著；不同加固方案对京沪高铁桥墩和桩基础的影响程度从大到小依次为天然地基、浅层加固、CFG桩加固、钻孔桩+筏板加固；CFG桩与钻孔桩+筏板加固方案可以有效将上部荷载效应传递至处理深度以下，避免引起既有桩基倾斜。     

高压旋喷桩施工对相邻既有高铁基础的影响分析

为研究高压旋喷桩施工对既有高速铁路桥梁桩基础的影响,以一受高压旋喷桩施工影响而发生偏移的高铁桥墩为背景,采用ABAQUS对桥梁下部结构建模计算分析,将墩顶横向侧移的计算值与实测值进行对比,分析基桩的内力和位移,计算不同施工压力作用下桥墩的侧移量和横桥向基频的发展趋势,从动力和静力两方面评估结构现状,给出处理措施。结果表明:高压旋喷桩施工导致桥墩偏移,墩顶横向侧移的计算值与实际值较吻合,随着施工压力的增大,墩顶偏移量的增加也更快,横向基频变化不明显;基桩未出现裂缝;提出了采用应力释放孔来纠偏的处理措施。     

主余震作用下阻尼比对钢筋混凝土墩柱的抗震性能研究

主震之后往往伴随着大量的余震，余震对结构的影响可能大于主震。文章以钢筋混凝土桥墩为研究对象，利用OpenSees软件建立纤维单元有限元模型，以实际记录的主余震地震波进行主震、主-余震非线性时程分析，对阻尼比分别为0.03、0.05、0.07、0.09、0.11的桥墩进行滞回曲线、最大位移、耗能及残余位移对比。研究结果表明：随阻尼比的增加，墩柱的自由衰减逐渐加快，桥墩在地震过后自由衰减是围绕损伤桥墩静平衡位置发生的，余震引起桥墩的位移需求均大于主震；阻尼比的增大不仅有利于改善桥墩抵抗主震的能力，对于抵抗余震的能力也有一定的提高。然而，主震、主余震作用下墩柱对于剪力的需求基本不变。桥墩滞回曲线的耗能随阻尼比的增加逐渐减小，主余震作用下桥墩的耗能大约为主震的一倍，对于耗能能力差的结构，余震的影响可能更大，余震引起的损伤主要是通过滞回耗能增加了桥墩的损伤。桥墩在主余震作用下残余位移均相差不大，余震不仅可以增加桥墩的残余位移，也可能存在反方向地震力而使桥墩残余位移减小。工程中可以通过增加阻尼器来增强桥墩抵御余震的影响。     

暗挖区间下穿施工对高铁桥的影响分析——以北京新机场线区间下穿京沪高铁北京特大桥工程为例

为研究北京地区砂卵石地层大断面暗挖区间下穿施工对京沪高铁北京特大桥的影响,以北京市新机场线草桥站站后折返线大断面暗挖区间隧道工程为背景,对下穿京沪高铁北京特大桥段区间暗挖隧道进行设计,并用Midas/GTS软件进行有限元分析,研究大断面暗挖区间下穿京沪高铁北京特大桥施工过程中桥面、桥墩、承台及桥桩位移变化规律特征,得出大断面暗挖区间侧穿桥桩施工过程中桥桩附加应力变化规律,以及大断面暗挖区间下穿京沪高铁特大桥施工过程中承台差异沉降及地层应力变化规律。     

软土地区铁路桥梁桥下堆载安全敏感性分析

针对软土地区铁路桥梁桥下堆载导致桥墩侧偏问题,以深茂铁路江茂段某32 m简支铁路桥梁为背景,采用非线性有限元软件MIDAS GTS建立桥下堆载力学模型,采用控制变量法,选取桩基类型、墩身高度、软土厚度、堆载高度等因素对铁路桥墩墩顶侧向水平位移的影响进行安全敏感性分析。结果表明：在相同边界条件下,摩擦桩对应的墩顶侧向水平位移小于柱桩;铁路桥梁墩顶侧向水平位移受墩高的影响较小;铁路桥梁墩顶侧向水平位移与软土层厚度呈强相关性,软土厚度越大,墩顶侧向水平位移越大;铁路桥墩墩顶侧向水平位移受堆载高度影响显著,根据变形限值反算出的堆载安全距离,与堆载高度呈二次函数关系。当在软土地区遇到同类桥墩侧偏情况时,可根据得出的相关结论初步判定导致铁路桥梁变形的主要敏感因子,以及堆载与铁路桥墩间的安全距离。     

外包钢板混凝土桥墩在车辆碰撞下的动力响应研究

进行了外包钢板混凝土墩柱在车辆碰撞作用下的动力性能模型试验,通过采集撞击过程中的撞击力时程、桥墩的加速度及位移响应时程,分析研究了车速、车辆质量、轴压比等对撞击过程中外包钢板混凝土桥墩动力响应的影响。研究结果表明,撞击力的大小与车速、车辆质量、轴压比均成正相关关系;桥墩的加速度与位移响应均随车速提高而增大,桥墩顶部的加速度可能大于也可能小于撞击位置处的加速度,而桥墩顶部的位移总是大于撞击处的位移;桥墩位移与车辆质量之间近似成线性关系,随轴压比增大而减小。研究结果为进一步研究实际车辆与桥梁撞击及桥梁防撞设计提供了数据参考。     

泥石流冲击作用下桥墩动力响应研究

针对桥墩在泥石流作用下的动力冲击问题,该文基于SPH-FEM耦合的数值方法,研究块石-浆体-桥墩之间的动态作用。分析含大块石泥石流冲击桥墩的全过程、冲击力时程、关键点位移时程、桥墩破坏情况等动力学行为。并将桥墩的冲击破坏机理与工程经验相结合,分析桥墩外包钢板和桥墩外包缓冲层+钢板两种优化措施对桥墩的防护效果。研究表明:大块石对桥墩的冲击作用容易对桥墩受冲击处造成局部破坏,且墩顶位移较大;在对桥墩进行外包钢板加固后,墩顶位移有很大程度的降低,桥墩所受的冲击力较未加固时有所增加,综合考虑,钢板厚度为10 mm时防护效果较好;对桥墩进行泡沫铝和钢板加固后,墩顶位移下降,并且桥墩所受冲击力也较未加固时有所降低,从桥墩所受冲击力的降低效果和桥墩塑性变形等方面综合考虑,外包缓冲层+钢板桥墩防撞性能最优,综合考虑,泡沫铝厚度为20 cm时防护效果较好。采用SPH-FEM耦合数值方法对桥墩受含大块石泥石流冲击的动力响应有很好的模拟效果。