桥墩及桩基对墩底平转转体中转盘设计的影响

以新建福厦高速铁路17500t转体刚构为背景，采用实体有限元方法分析了不同桥墩类型及桩基布置对墩底平转转体中转盘受力的影响，并对桥墩及桩基进行了优化。结果表明：实体墩对上转盘受力最有利，其次是空心墩，最不利的是双薄壁墩；增加墩底实体段能够有效降低空心墩、双薄壁墩上转盘的主拉应力；随着墩底实体段高度的增加，主拉应力降低的幅度逐渐变小；球铰正下方有桩基时对下转盘底部受力更加有利；距离球铰中心距离越远，桩基受力越小，适当增加中桩桩径，可使各桩基应力状态更加均衡。     

双薄壁墩T构转体桥0号块悬臂施工过程空间应力研究

针对双薄壁墩的T构转体桥0号块内部结构复杂,施工阶段桥梁结构受力情况发生变化,以太白集特大桥T构桥为研究对象,对其悬臂施工阶段控制工况0号块进行空间应力分析。采用实体有限元软件MIDAS-FEA建立0号块与刚构双薄壁墩局部精细化有限元分析模型,以不同施工阶段梁段受力情况为荷载工况,通过圣维南原理在1号块块端施加荷载,分析悬臂施工过程0号块以及双薄壁墩空间受力情况与应力分布特点,为实际工程施工提供相应参考。研究结果表明,在悬臂施工阶段2种最不利状态下0号块与双薄壁墩均处于受压的状态,0号块横隔板受到很小的拉应力,双薄壁墩受到的压应力小于0号块所受到的压应力,T构转体桥最不利施工阶段为桥梁处于最大双悬臂状态时。     

高墩连续刚构桥地震响应影响因素分析

以某(84+160+84)m连续刚构桥为背景,建立考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,对桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素分析,同时也对典型截面的内力与位移计算分析。研究结果表明:在桥墩高度为60~100 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减。桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1和97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥分析,双肢薄壁墩间距为8 m时,梁体位移与桥墩墩顶内力均达到最小,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

高烈度区实体双薄壁矮墩连续刚构桥抗震设计

研究目的:以高烈度区实体双薄壁矮墩连续刚构桥为研究对象,以桥梁下部结构的整体抗震性能为分析重点,基于三水准设防目标,提出实体双薄壁矮墩连续刚构桥的延性抗震体系选择方法,系统探讨实体双薄壁矮墩的截面尺寸、纵筋配筋率与结构抗震性能的关系。研究结论:(1)对于高烈度区连续刚构桥实体双薄壁矮墩,应根据桥墩的剪跨比判断其破坏模式,并选择相应的延性抗震类别和设计方法;(2)在多遇地震激励下,主墩截面尺寸及配筋设计由纵桥向地震反应控制,随着墩壁厚度的增加,主墩控制截面纵桥向弯矩显著增大,且增幅显著大于横桥向激励的结果;(3)在横向罕遇地震激励下,因实体双薄壁矮墩横桥向的剪跨比较小,桥墩横桥向只能采用完全弹性或基本弹性结构,导致桥墩及桩基的配筋率显著增大,成为控制桥梁下部结构设计的主要因素;(4)纵向罕遇地震激励下,壁厚增大,主墩塑性转角需求减小,在壁厚与纵筋配筋率的三种组合条件下,主墩塑性铰区截面塑性转动能力均能达到"大震不倒"的抗震性能需求,且其变形能力安全储备基本相当;(5)该研究成果可为类似桥梁的抗震设计提供参考。     

混凝土收缩对空心墩墩顶实体段的应力影响研究

为分析混凝土收缩荷载对空心墩墩顶实体段应力的影响,以某单线铁路空心墩为例,对墩顶实体段进行结构有限元建模分析。分析表明:仅考虑竖向荷载(含动力系数)时,最大拉、压应力出现在顺桥向;考虑混凝土收缩荷载后,最大拉、压应力出现在横桥向,且拉应力数值增加明显,尤其是横桥向拉应力增加2~3倍,混凝土收缩荷载对墩顶实体段应力影响很大,设计配筋时应予以考虑。     

铁路圆端空心墩等效塑性铰长度试验研究

等效塑性铰长度通常用于估算桥墩顶部的位移能力,是空心墩抗震性能分析的重要指标之一。鉴于目前塑性铰长度公式大多源于实心构件的试验和理论成果,铁路圆端空心墩的塑性铰特性、现有计算模型的适用性等亟待深入研究。因此,对4个1/6缩尺的圆端空心墩模型进行拟静力加载,观测试件损伤演化历程,分析桥墩塑性铰和曲率分布特性,并比较既有塑性铰长度公式计算值与实测值。结果表明:最终墩身裂缝分布范围约占桥墩高度的2/3,塑性损伤主要集中在墩底空心墩倒角附近区域;由于墩底实心段、倒角过渡段和墩身变截面的影响,墩底塑性铰区相对延长并整体上移;Eurocode8模型计算结果与试验值最为接近,可用于估算铁路圆端空心墩等效塑性铰长度。     

双肢薄壁墩温度效应仿真分析

在日照温度分布理论以及有限元分析方法的基础上,利用ANSYS的二次开发功能,编制了双肢矩形薄壁空心墩结构的温度场和温差效应分析的专用程序,并结合实例验证了仿真分析的准确性。同时以某高墩大跨连续刚构桥的双肢薄壁墩为研究对象,利用二次开发成果,对双肢矩形薄壁空心墩在日照温度荷载作用下的温度效应进行了分析,得出了双肢薄壁墩结构在悬臂状态与铰支状态两种不同的工况下,桥墩的温度应力与整体变形。结论可以为双肢薄壁墩的设计和施工提供参考。     

永临结合的墩顶转体法在铁路连续梁桥施工中的应用研究

与常规的墩底转体法相比,墩顶转体法减轻转体质量,降低球铰制造、运输及安装的难度和转体重心高度,减小承台尺寸,缩短基坑敞口时间,提高跨线施工的安全性,是铁路连续梁桥转体施工新的发展方向;结合转体系统布置于墩顶的特点,对支撑体系进行优化,并采用钢管混凝土转台,减少转体机构尺寸,同时增加施工操作空间;在转台设计中引入夹层钢板,通过抽取夹层钢板,将转体球铰转换为防落梁挡块,实现转体施工结构设计的永临结合;提出桥梁墩顶转体、永久支座安装、结构体系转换等全套的施工工艺,可供后续工程参考。永临结合的墩顶转体法施工铁路连续梁,丰富了我国转体桥梁的设计和建造技术,取得了较好的经济效益和社会效应,应用前景广阔。     

转体施工的公路T型刚构桥梁转动结构设计

研究目的:对张石高速公路T型刚构转动结构设计的关键技术进行研究,解决水平转体球铰转盘的设计、球铰的加工及施工工艺等问题。研究方法:结合材料力学、弹性力学的计算理论,初步计算结构在静止状态下接触面上的受力情况;然后采用大型通用空间有限元程序ANSYS进行动力状态下仿真分析计算。研究结果:通过对公路T型刚构转动结构应力、应变、稳定等的研究,总结出一套完整的转动结构设计需检算的主要内容、步骤及计算方法。研究结论:在转动结构设计过程中,要根据转体结构自身特点,选择转盘形式及转盘的尺寸;用结构分析程序进行计算分析,解决转动结构转盘接触面上的应力、应变问题,据此确定经济合理的转动结构。     

铁路纵向Y型桥墩设计关键技术研究

为解决某高速铁路联络线桥梁孔跨调整的问题,设计采用纵向Y型桥墩,避免了重要管线迁改。通过查阅文献,采用杆系单元和实体单元的数值模拟方法,分析了纵向Y型桥墩的受力特点,包括纵向线刚度、立柱疲劳应力、墩顶受拉区应力以及对两侧简支梁挠度的影响等。研究表明:通过增加桩基的纵向间距来提高基础的抗弯刚度是提高桥墩纵向线刚度的主要措施,亦能保证两边简支梁的竖向静活载挠度满足规范要求; Y型墩的内侧倒角部位为主要的应力集中区,应从外形和钢筋布置两方面来保证应力的合理过渡。     

基于Opensees的铁路空心高墩地震反应研究

研究高墩在强震作用下的地震反应。以铁路连续梁桥为例,基于抗震模拟软件Opensees,建立一个90 m的空心高墩,考虑高阶振型,进行非线性动力时程分析,求出加速度从0.1g至0.6g时墩顶位移、墩底弯矩的变化规律及塑性铰的形成和扩展情况。结果表明,加速度从0.1g调整为0.2g,0.4g,0.6g时,墩顶位移分别增加1.35,2.79,4.6倍,墩底弯矩分别增加1.49,2.54,3.38倍。墩底首先进入塑性区,墩中部后进入塑性区,塑性区的长度分别向墩底和墩顶扩展,向墩底比向墩顶扩展的更快更广泛。因此,高墩设计中不仅在墩底部位,也要在墩身中部布置足够的箍筋。     

薄壁空心高墩温度效应仿真分析

日照温度荷载作用下,混凝土薄壁空心高墩的应力和变形,是造成墩身工程事故的主要因素之一。以晋济高速公路仙神河大桥150．07m高的八边形薄壁空心高墩为研究对象,在ANSYS平台上进行二次开发,编制了薄壁空心高墩结构温度场和温差效应分析的专用程序,并给出实例验证了二次开发成果的准确性。同时利用二次开发成果,对八边形薄壁空心高墩在日照温差荷载作用下的温差效应进行了仿真分析。计算结果表明：日照引起的薄壁空心高墩结构的温差应力和变形较大,不容忽视。     

杭甬高铁桥墩基础偏移及纠偏处理

杭甬高铁宁波特大桥桥墩由于临近场地大量弃土堆载而发生线路横向偏移,本文通过线弹性地基反力法和数值分析方法对该桥墩基础的受力和变形进行了计算分析,比较了两种计算方法所得结果的差异,评估了基桩的长期使用性能。在此基础上,采用数值分析方法对土方卸载和高压旋喷桩联合加固条件下基桩的受力和变形进行了模拟分析,并通过纠偏后的桥墩实测位移分析了纠偏加固效果。     

空心墩和实心墩对连续刚构桥受力影响的比较

针对连续刚构桥中经常采用的薄壁空心墩和实心墩,通过有限元的分析计算,比较在不同墩高情况下二者对主梁弯矩、墩身水平力和弯矩及全桥稳定性等方面的影响,对连续刚构设计中桥墩结构形式的选择提出看法。     

桥墩模态分析的一种新方法

以既有实测资料的桥墩为原型,用三维块体单元模拟墩身,用GOODMAN无厚度单元模拟桥墩与地基土的相互作用,建立了考虑三维耦合有限元单墩模型。并利用现场测试资料,对模型进行了验证和参数优化。然后分析不同基底约束、不同单元形式和不同墩身截面形状对桥墩自振特性的影响。对几座典型桥墩进行了自振特性的仿真分析。经与实测值对比,建立的三维实体单墩模型能够比较准确地计算各种桥墩的自振频率。计算表明,圆端型桥墩与截面积相等的等效矩形桥墩的自振特性非常接近,因此,仿真计算中可用矩形桥墩代替圆端形桥墩,可以节省计算资源,简化建模工作量,而且误差较小。     

高墩大跨刚构桥边跨现浇段施工技术研究

针对黄河特大桥边跨现浇段高墩大跨的结构形式,以及地处山体陡坡地段的工程特点,重点对现浇段托架的设置形式、托架预压方法、偏载条件下托架配重方案、塔吊和电梯的预埋件形式、托架拆除方案等方面进行了深入研究。结果表明,采用配重托架方案消除了刚构桥现浇段施工对薄壁空心墩墩身根部结构受力的影响;采用液压千斤顶张拉钢绞线模拟荷载进行配重及预压,减少了常规工艺的繁琐过程。     

时速200km城际铁路双线圆端形空心墩受力性能分析

结合时速200 km城际铁路双线圆端形空心墩设计实例,阐述铁路空心墩在非温差工况和温差荷载工况作用下的受力分析思路,总结出空心墩的受力特点和配筋原则。结论为:非温差工况作用下,墩身应力水平较低,仅需配置构造钢筋,按混凝土构件对墩身进行检算;温差工况作用下,部分墩身截面应力已超出混凝土的容许应力,需按计算配置钢筋,按钢筋混凝土构件对墩身进行检算;实体和空心交界处存在明显固端干扰效应,需局部加强钢筋布置。