大跨连续刚构高墩压杆长度系数精细化计算研究

利用弹性二阶内力分析原理,考虑连续刚构结构体系提供的墩顶转角约束和水平弹性约束刚度的影响,推导出连续刚构高墩压杆长度系数的解析公式,并以理想边界约束条件加以验证,采用该推导算式可在考虑外部边界条件影响的前提下,更精确地计算刚构高墩压杆长度系数。算例分析表明:①随着墩顶转角约束刚度和水平弹性刚度的增加,刚构墩压杆长度系数会逐渐降低,但二者参数分析敏感程度不同,后者相关性更强;②连续刚构墩身越高,压杆长度系数越小,但墩高在70～120 m时,连续刚构墩的压杆长度系数的变化幅度较小,均值约为0.85。     

连续刚构桥墩长度系数计算方法

本文根据有限元模型以及由欧拉公式推导出的桥墩长度系数计算公式,来计算连续刚构桥墩的桥墩长度系数,并分析了桥墩长度系数与桥墩墩顶水平抗推刚度及桥墩自身水平抗推刚度之间的关系;对于特殊桥梁还给出简化的计算方法。     

梁桥桥墩纵桥向计算长度系数研究

采用静力法建立墩底固结墩顶具有弹性约束的桥墩弯矩平衡微分方程,引入边界条件,得到在竖向临界荷载下桥墩的稳定方程为关于桥墩计算长度系数μ、墩顶纵向约束刚度与桥墩抗推刚度比m、墩顶扭转约束刚度与桥墩线刚度比n的超越方程。编制计算程序求得不同刚度比下桥墩计算长度系数的数值解,制成可供设计使用的计算表格并拟合了简化计算公式。计算结果表明:梁桥设置支座时,桥墩的计算长度系数为1.4～1.9;采用固结墩可以显著降低桥墩的计算长度系数,其最小值接近于1.0。     

高墩偏压验算中的参数选取方法

在高墩大跨下部结构的设计中,以大跨连续刚构和高墩装配式梁桥为研究对象,分析下部变截面空心墩在不同边界条件下单墩稳定系数与计算长度的相关关系,对计算结果提炼出经验方法及计算公式,并根据误差回归分析来验证方法的可靠性。最后在此基础上总结出一套行之有效的改进高墩截面配筋的计算方法,并为后续设计取值参数提供借鉴和参考。     

考虑支座摩阻效应柔性墩纵向水平力优化设计

为研究支座摩阻效应对柔性墩台纵向水平力的影响,基于墩顶抗推刚度集成法,提出了考虑支座摩阻效应墩顶纵向水平分配力的二次分配理论框架。基于某一简支梁桥采用本文理论方法进行摩阻系数为0,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06下的墩顶水平力分析,并获取最优摩阻系数取值。结果表明：墩顶纵向水平力的分配与支座摩阻系数有关,不考虑支座摩阻力会使得墩顶水平力离散性较大,各墩顶水平力差异化明显。在计算汽车制动力对墩顶纵向水平分力影响时,支座的摩阻效应不可忽略。通过对某一实际简支梁桥计算分析,采用摩阻系数为0.03的支座可使得墩顶在纵向水平力分配更为合理。本文的研究成果可为桥梁结构的支座选用提供参考。     

连续刚构桥薄壁墩抗推刚度计算方法研究

连续刚构桥在混凝土徐变、温变以及汽车制动力的作用下将产生水平变位,为了满足上部结构的水平变位,在设计中需合理地确定连续刚构桥主墩的抗推刚度。文中通过连续刚构桥墩身变形机理分析,提出了主动变形阶段和被动变形阶段单肢、双肢墩的各计算图式及其抗推刚度的计算方法,为连续刚构桥主墩设计提供依据和参考。     

山区高墩大跨PC连续刚构桥合龙技术研究

PC连续刚构桥为多次超静定结构,一般采用顶推合龙工艺,以消除成桥后的部分次内力。然而,山区PC连续刚构桥具有桥墩高、墩高差异大且曲线桥多的特点,采用顶推合龙,作业空间小、施工困难;墩高差异较大时,高墩顶推位移大、矮墩顶推位移小,内力调整效果差;曲线桥顶推时,桥墩不仅产生纵桥向位移,同时也产生横桥向位移,受力更不利。山区PC连续刚构桥墩较高,抗推刚度相对较小,次内力也相对较小,能否采用不顶推合龙。依托江习古高速公路袁家特大桥,通过有限元计算对比研究、科学测试和实桥应用等技术开发,提出了高墩大跨PC连续刚构墩高与新型合龙工艺的匹配关系,为今后山区高墩连续刚构桥的合龙提供技术支撑。     

基于水平抗推刚度的长联刚构桥合理桥墩形式研究

当连续刚构桥梁的联长不断增加时,上部结构整体的纵桥向水平力(汽车制动力、风荷载)和温度力(升温、降温、收缩)对桥墩产生的作用也会不断增大,且对不同位置的桥墩影响大小不同,从而引起一些位置的桥墩在整体结构中承担过大的内力分配。为改善长联刚构结构的内力分配不均问题和解决长联刚构桥梁中各桥墩的结构形式设置问题,采用了单肢墩和双肢墩的墩顶水平抗推刚度的计算理论、长联刚构结构体系的力学分析理论,得到了单肢墩和双肢墩的墩顶水平抗推刚度的相互比值关系和不同位置桥墩之间水平抗推刚度的相互比值关系,并以实际工程为实例,基于上述2个相互比值关系,推导出长联刚构桥梁不同位置桥墩的合理墩顶水平抗推刚度和设置形式的设计方法,为合理设计长联刚构桥的桥墩形式提供依据和参考。     

钢筋混凝土设缝双肢墩静力性能试验研究

钢筋混凝土设缝双肢墩是一种抗推柔度较大的新型桥墩,适用于连续刚构体系。模拟实际工程结构,采用1/10缩尺比例,制作了1个钢筋混凝土整体墩和3个不同填料的设缝双肢墩模型,通过静力荷载试验,研究其在竖向与水平荷载共同作用下的受力机理、应力变形规律、裂缝开展及破坏形态,揭示了各种不同墩的抗推刚度及缝内填料性能的影响。研究结果可为工程实际应用提供理论依据。     

不同墩高对钢筋混凝土桥梁抗震性能影响

采用MIDAS/Civil软件建立了云南湃街渡大桥的桥梁结构力学模型。对模型的自振特性和动力时程分析进行了研究,分析了不同墩高下桥梁结构振型特征和弹性时程分析,获得了刚构桥下不同桥墩高度的抗震性作用。研究结果表明:墩高越高,则桥梁刚度下降,整体结构越柔软。在前十阶振型中,3个模型均以横弯为主,桥墩较高时易形成平面外弯曲变形;桥墩较低时更多的是表现出横弯和竖弯墩高的整体性改变,且Y方向最易出现失稳;顺桥向和竖向激励下,主梁弯矩随墩高的变化影响较小,而横向激励对主梁弯矩造成很大影响,墩高相同时,由于桥梁横向刚度小于纵向和竖向,因而受横向地震响应较大,是重点考虑区,而竖向地震激励作用更易增加结构的竖向位移和主梁的内力作用;桥梁地震内力最大值通常出现在墩底处,主梁内力最大值出现在中跨跨中或主梁根部。     

基于能量法的成桥阶段高墩计算长度系数分析

高墩在成桥阶段墩顶边界条件介于铰接和固结之间,其计算长度系数往往难以取定。现通过构造成桥阶段高墩的形函数,利用能量法求解刚性地基高桥墩成桥阶段的失稳力临界力,又通过欧拉公式求得其计算长度系数,并结合算例采用有限方法和能量法进行计算,对比分析两者计算结果。结果表明:在计算高墩计算长度时,需计入墩顶非理想边界的影响。此外,所推能量法公式计算结果同有限元程序接近,具有较高精度,可供设计参考使用。     

矮墩连续刚构桥合龙顶推计算分析及施工控制研究

花都至东莞高速广园快速路跨线桥为(75+125+75) m矮墩混凝土连续刚构桥,上部结构为单箱单室直腹板变截面预应力混凝土箱梁,中跨采用顶推合龙。利用Midas/Civil软件建立三维空间有限元模型,进行顶推效应计算,分析顶推合龙对于施工预拱度的影响,以及顶推对主梁受力性能的改善情况。通过计算可知,顶推对主梁施工预拱度影响较为明显;通过施加顶推力,可以改善混凝土收缩徐变引起的主梁下挠现象,可以改善主梁及主墩的受力性能。同时研究顶推过程中顶推力与位移、应力之间的关系,提出矮墩连续刚构桥中跨合龙顶推过程控制方法,为同类型的桥梁顶推合龙施工控制提供了一定的参考。     

大跨连续梁及连续刚构桥结构行为对比分析

采用解析方法对连续梁和连续刚构两种体系进行了受力及变形分析。刚构体系由于主墩对主梁的约束作用导致墩顶转角减小,结构刚度明显增加,跨中挠度、主梁墩顶及跨中弯矩减小。经过分析可知收缩徐变引起的跨中下挠与恒载作用下的跨中挠度基本成正比,因此刚构体系相比连续体系跨中下挠小。通过数值模拟分析验证了本文解析结论的正确性。     

山区斜坡型桥梁墩梁固结研究

山区桥梁具有高墩小跨径的特点,为满足高墩的抗推要求,将高墩和主梁固结是有效的方法。文中以某在建的斜坡型桥梁为工程实例,考虑不同的桥墩形式和不同桥墩进行墩梁固结的情况,通过有限元软件midas对墩梁固结前后桥墩的受力状态进行分析,得到中小跨径斜坡型桥梁墩梁固结前后的受力特性变化规律。     

连续梁桥柔性墩墩顶水平力分配分析

采用利用计算得出的连续梁桥组合墩台的抗推刚度来分配水平力的方法，推导连续梁桥柔性墩墩顶水平推力的分析模型，结合具体工程实例，介绍了柔性墩制动力分配的计算方法；并利用Midas有限元软件建立连续梁桥线-桥-墩-桩土作用的有限元计算模型，验证了该水平力分配方法的实用性。     

双柱花瓶墩墩顶空间受力分析

结合空间有限元程序Midas Civil 2012的计算结果,对不同荷载组合下的花瓶墩墩顶横向受力特征进行分析,并计算墩顶配筋,可供类似构件的设计提供参考。     

山区高墩大跨连续刚构桥设计

介绍了国道356一字河特大桥主桥的设计要点,对比分析了不同主墩形式下连续刚构的受力特点。结果表明,除墩顶局部效应外,不同桥墩形式对上部主梁受力性能影响不大,相对于"箱形+双薄壁墩"截面的桥墩形式,整体式空心矩形薄壁墩在承载力、稳定性、抗震性能等方面更具有优势,更适用于山区高墩连续刚构主墩。     

乍嘉苏高速公路连接线大桥柔性墩设计

乍嘉苏高速公路连接线大桥为后张法预应力砼空心板连续桥面简支梁桥 ,其下部构造采用柔性墩。在桥梁墩台设计时 ,桥纵向墩顶水平力的设计计算值是否合理直接影响到墩身及基础设计的经济合理性。着重介绍该桥柔性墩设计中抗推刚度的选取、水平力的分配、滑板支座的处理及偏心距增大系数 η的确定等 ,并进行了分析与归纳     

钢筋混凝土设缝墩抗推性能试验与分析研究

钢筋混凝土设缝墩是一种抗推柔度较大的新型桥墩,适用于连续刚构体系桥。该文制作了3个不同填料的钢筋混凝土设缝墩和1个整体墩模型,通过静载试验和数值分析,研究其在水平与竖向荷载共同作用下的极限承载力、延性及抗推柔度。试验采用单调加载直到模型破坏,检测了模型的应力变形、裂缝开展与破坏形态;采用计算软件,考虑混凝土与缝内填料的接触作用,建立结构有限元三维模型进行分析。研究结果表明:缝内填料与混凝土之间出现滑离;各设缝墩的极限水平承载力基本相同,比整体墩水平承载力降低约16%;4个模型墩的抗推延性系数为5.5～7.1,延性较好,整体墩与橡胶板设缝墩的延性大于空缝墩和竹夹泡沫板设缝墩;3个设缝墩抗推柔度比整体墩大有提高,设缝墩抗推柔度为整体墩的2.4～3.5倍,橡胶板设缝墩和空缝墩抗推柔度较高;设缝墩抗推柔度随缝宽增大逐步减小。     

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明：非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。