桥墩-承台-桩基体系动静刚度原型试验研究

为研究桥墩-承台-桩基体系动刚度和承载能力的关系,采用机械阻抗法进行原型试验研究,以分析体系整体动静对比系数的取值,以及整体体系动刚度与单桩动刚度的关系。动力测试试验分3个阶段进行,对待测模型桥墩的墩身和承台进行整体切割。在切割前后分别测试桥墩-承台-桩基体系动刚度、承台-桩基体系动刚度以及单桩动刚度,并在切割墩身之后对承台-桩基体系进行静载试验。测试结果表明:(1)桥墩-承台-桩基体系的整体动刚度与承台-桩基体系的动刚度值较为接近;(2)在低频段整体动刚度接近于单桩动刚度的4倍,表明整体动刚度一定程度上能反映基础的整体承载力;(3)承台-桩基体系的平均动静对比系数为1. 78。因此,总体上看基础整体动刚度能反映基础整体承载力状态。     

公路桥梁双柱式桥墩基础沉降评估分析及加固处理

一新建公路桥梁的双柱式桥墩基础出现沉降病害,不均匀沉降量达6.23 cm。采用动刚度法对承载能力的评估表明,基桩承载力比设计荷载低23%。低应变桩基完整性检测结果显示,桩身存在2处明显缺陷。承载力不足及桩身缺陷造成了桩基础的不均匀沉降。建立数值仿真模型,计算结果显示,不均匀沉降导致系梁局部拉应力为5.5 MPa,墩顶横向偏位22 cm,与现场系梁严重开裂、墩顶横向偏位23.7 cm的实际情况基本一致。后期通过桥墩基础加固处理,确保了结构的安全。实践证明采用动刚度法结合仿真计算评估桥梁基础的承载力状态具有一定的实用价值。     

桥墩高度对群桩承台系统动刚度的影响分析

对于服役桥梁,测试群桩承台桥墩系统的动刚度可以了解其健康状态,并可以作为推算静刚度及承载性能的依据。而当采用动刚度作为评估指标时,激振点和拾振点的选取应具备合理性,且不应忽视桥墩高度对动刚度值的影响。为分析上述问题,本文建立了三维动力有限元模型,施加瞬态激励以分析系统的竖向动刚度值,并考虑了激振点位于承台上和桥墩顶部2种情况。计算结果表明:2种激振点位情况下,在2.5 Hz频率下系统动刚度受桥墩高度变化影响小,计算结果稳定;当激振点位于承台上时,由于激振点和拾振点均不在结构对称中心上,因此当频率较高时(20 Hz左右),系统动刚度会受到自身模态的影响而发生阶跃式突变;当激振点位于墩顶中心时,随着桥墩高度的增加,在20 Hz频率下的系统动刚度降低。     

客运专线斜交刚构连续梁桥研究

斜交刚构连续梁桥为一种新的桥梁结构形式,能较好地解决铁路与既有道路斜交问题。重点介绍刚构连续梁桥在国内外高速铁路的发展、应用和研究情况,不同速度目标值车桥耦合动力响应分析结果,以及秦沈客运专线该种桥型动力性能综合试验结论。论述主梁高度、刚壁墩及基础刚度对结构静动力性能的影响,探讨客运专线斜交刚构连续梁桥地基刚度限制合理的设计方法。     

高速铁路桥梁桩基础竖向动荷载测试

高速列车在桥梁墩台基础上产生的动荷载是计算桩基础累积沉降的重要参数。系统地测试了不同车速和车型在桥墩不同部位引起的动位移、加速度及墩身动应变,得到了不同跨度桥梁基础的动荷载参数。结果表明:桥墩动力响应(动位移和加速度)从梁端、墩顶到承台顶衰减显著。动位移与轴重、基础与地基土的整体刚度密切相关。桥梁支座具有降低加速度的作用。桥跨长度越长,动荷载越大,动荷载幅值约为动荷载峰值的20%~30%。动荷载可以用正弦函数模拟,频率与列车行驶速度和车厢长度有关。上述结论可为高速铁路桥墩基础的设计和计算作为参考。     

预应力混凝土连续箱梁桥静、动荷载试验研究

研究目的:通过对连续箱梁桥控制截面和典型位置的应力和变形观测,得到桥梁实际应力分布和变形情况,通过测试桥梁的实际受力情况,可以评估和鉴定桥梁的实际承载能力,为工程竣工验收提供实测依据.研究结论:通过对预应力混凝土连续箱梁桥的静动荷载试验,得到了桥结构的实际应力、变形及频率等参数.试验结果表明,对该桥的理论分析和设计计算方法可行,能控制和保证施工质量,使桥梁刚度和承载能力满足设计和规范要求.     

动刚度法在既有桥梁桩基础状态评估中的应用研究

由于正常运营的需要及各种条件的制约,新建桥梁基桩常用的检测方法(如静载试验法、高应变法、低应变法、超声波法及取芯法等)在既有桥梁中均难以实施,且其检测结果亦不足以全面评估基桩状况。本文提出的动刚度法,通过安装于桩顶位置的传感器采集激振力作用下桩土系统响应信号,分析绘制导纳随频率变化曲线,并由此推算基桩承载力;辅以取芯法、低应变法等检测手段进行验证,对某高速公路承载力不明确的部分既有基桩进行检测和理论分析,给出了这些基桩的实际承载力。检测结果表明,在正常运营的条件下,采用这一方法对在役基桩进行无损检测可以较好地评估基桩的承载能力,该方法对同类基桩的检测评定具有足够的精度。     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。     

提高既有桥墩自振频率的设计方案探讨

近年来随着铁路既有线提速及货运重载化的发展,行车对既有设备状态提出了更高的要求,既有桥梁产生了不同程度的病害。其中既有桥墩横向刚度不足已成为中、高圆形尤其是石砌桥墩的主要病害。结合丰沙线丰沙12号桥桥墩病害整治,从技术性、经济性、水流对既有桥墩的影响等方面进行综合分析,确定墩身包为圆形、墩身无台阶变化方案,达到了较好的病害整治效果。     

通过探测基础刚度评估重载铁路简支梁桥冲刷的影响

采用冲击振动试验法对一重载铁路多跨简支梁桥的自振频率进行了实际测量,根据Southwell频率合成法和能量守恒原理推导了桥墩自振频率和基础刚度之间的关系。分析了水流冲刷对桥墩基础约束刚度的影响。现场试验结果表明:大沙河特大桥桩基础受到水流冲刷作用后,自振频率会出现较为明显的下降,基础刚度下降20%左右,但依然满足设计使用需要;在桥梁实际运营养护中,对位于主河道的桥墩应进行重点关注。     

武汉白沙洲高架桥静动载试验研究

介绍了武汉白沙洲高架桥空心板梁和钢箱梁的静动载试验,结合有限元理论计算,对该高架桥结构的实测应力、挠度及振动特性进行对比分析.结果表明:该高架桥理论分析和设计计算方法可靠,桥梁刚度和承载能力满足设计要求;20 km/h车速行进,跳车时梁体竖向振幅较大,应减少类似跳车形式的冲击.     

激振和循环加载下浮置板轨道动力参数试验研究

在浮置板轨道结构的设计、施工、使用中,需要通过试验测试其动力参数.通过对钢弹簧浮置板轨道结构进行激振测试和循环加载测试,得到了不同试验方法下浮置板轨道结构的自振频率、刚度和阻尼比等动力参数,并分析了不同试验方法的适用性.结果 表明:循环加载的低频动刚度与逐级加载的静刚度一致性较好;锤击和落轴的激振荷载均可准确地测得浮置...     

既有铁路浅基桥墩的加固设计和施工技术

青海省东部湟水河一既有铁路浅基桥墩受常年流水冲刷影响基础和桥墩局部冲刷严重,导致河床对基础的约束强度降低,桥墩自振频率和横向振幅超限,横向刚度严重不足。据此,提出对既有基础底部进行注浆处理,增补桩基和外包钢筋混凝土加固既有桥墩的方法,介绍了主要加固设计内容及主要工序的施工技术。通过理论分析可知该加固设计对于提高桥墩横向刚度和自振频率有显著效果,可为既有铁路浅基桥墩及相关结构的加固提供参考。     

既有铁路混凝土简支梁桥加固技术研究

研究目的:既有铁路混凝土梁桥以中小跨度为主,理论与实践表明列车提速后,大多数梁体横向刚度不足,墩台截面偏小同样会刚度不够,不能满足提速的要求,为此需要对梁体及墩台进行加固改造.本文结合漯阜铁路既有线提速及改建设计,对既有铁路混凝土简支梁桥加固进行研究,总结了一些经验,有益于其它既有线铁路桥梁加固参考.研究结论:加强混凝土简支梁横隔板横向连接,可很好地抑制桥梁横向振动;梁底粘贴钢板、增设体外预应力钢束,可有效提高梁的承载能力;加大桥墩截面可大幅度增加横向刚度;采取以上措施加固的既有铁路混凝土简支梁桥能满足提速要求.     

高铁桥梁装配式双柱空心墩承插深度研究

高铁桥梁桥墩刚度大,结构及构造有别于公路及市政桥梁,大量既有公路、市政承插式桥墩的研究成果是否适用于承插式铁路墩,需进行深入系统的研究。建立现浇和承插式双柱原型空心墩的非线性有限元模型,并结合既有试验结果验证了建模方法的正确性。通过模拟桥墩在拟静力往复作用下的力学行为,得到双柱空心墩的力-位移曲线,对比承插式桥墩与现浇桥墩滞回性能的差异,结合应变渗透效应及纵筋发展长度确定了承插深度的合理取值范围,并提出最小承插深度计算公式。结果表明：承插式桥墩与现浇墩的承载力差别很小,墩高5 m和10 m时,相差最大为2.8%;承插式桥墩和现浇墩的刚度退化规律基本一致,刚度随着侧向位移的增加而降低,位移较小时刚度退化较快,位移较大时刚度退化减慢;纵筋在塑性铰区及承台顶以下应变渗透区内屈服,在此区域以下400 mm范围应变则迅速减小,应变渗透区段为承插式墩身易损部位;根据本文提出的最小承插深度计算公式得到的高铁空心墩的最小承插深度设计值为0.5D(D为墩柱外径)。为保证承插式桥墩的安全性,应采取合理构造措施确保桥墩应变渗透区段抗震性能,推荐高烈度区桥墩的承插深度大于0.5D。     

基于柔度系数求解桥梁桩基对桥墩约束刚度的有限元数值分析

以桥梁桩基础为研究对象,基于弹性地基梁"m"法理论,通过柔度系数提出桥梁桩基础对桥墩约束刚度的有限元数值计算方法,探讨桩基有关参数诸如桩径、入土深度、地面以上长度、地质条件以及桩数对约束刚度的影响规律。研究结果表明:本文结果对桥墩设计、桥墩承载能力与桥墩抗震防灾能力评估具有一定的指导意义。     

地基对铁路A型超高墩刚构连续梁桥的受力影响研究

为满足铁路桥梁的动力特性要求,同时节省桥墩圬工量,首次将A型桥墩应用于渝利线蔡家沟双线特大桥中。本桥为(80+3×144+80)m刚构-连续组合梁桥,刚构墩采用A型桥墩、三墩固结的结构形式,墩高最高达139m。针对A型超高桥墩的结构受力特点,根据地质条件,计算分析采用合理的桥墩基础形式,并分析其对A型超高墩刚构-连续组合桥的刚度及静、动力特性的影响。结果表明,3种承台结构形式的桥梁结构动力特性均满足要求,但墩底内力差异较大,同时当岩石地基极限抗压强度R4 MPa时,岩石竖向地基系数取值的变化对结构自振周期的影响较小。     

轴箱弹簧力学性能试验设计与研究

针对轴箱弹簧进行系统力学性能试验的问题,简要分析了一种轴箱弹簧结构,设计了一种改进型的静态、动态和疲劳性能试验方案,并与改进前方案分析比对,重点通过改进型方案研究了轴箱弹簧的垂向静刚度、横向静刚度、垂向动刚度、横向动刚度和耐久性能。研究表明:改进型方案结构设计合理,能提高试验数据的准确性,所测试的轴箱弹簧各项性能满足要求,且数据重复性较好,研究成果对轴箱弹簧类产品的研发和试验起一定指导作用。     

新型钢桁架桥复合结构体系的静动载试验研究

天津慈海桥为钢桁架桥和摩天轮复合结构体系,主桥主跨为三跨(24.47+45.00+24.47)m连续钢桁架梁,分为上下两层。为了检测桥梁结构的静力和动力性能,评定桥跨的承载能力,为工程验收提供科学依据,对该桥进行了静动载试验,并结合理论计算,对桥梁结构的主要构件应力、主梁挠度和结构振动特性等进行了对比分析。试验结果表明桥跨结构设计合理,桥梁刚度和承载能力满足设计要求,桥梁主体结构处于良好的技术状态和使用状态。     

桩基承载力与其动刚度的关系

为分析桩基承载力与机械阻抗法中动刚度的关系,在同一场地设计了4根相同尺寸的带有不同程度缺陷的模型桩(缩颈桩或断桩),对模型桩进行了机械阻抗法动测和静载试验。建立了桩—土有限元模型,利用模型桩测试数据对有限元模型进行校准,并分析了完整桩在冲击动荷载和静载试验中对主要物理参数的敏感性;同时分析了缩颈、扩颈缺陷对桩基动刚度的影响规律。研究结果表明:对于相同形式、相近地层环境中的桩基,动刚度能很好地反映静力特性;动刚度对影响桩基承载能力的缺陷较为敏感,合理动刚度下限值可以作为桩基承载力的预警值。