考虑初始缺陷和多种荷载作用的高墩稳定性分析

以连续刚构桥最大悬臂状态作为研究对象,同时考虑了高墩几何初始缺陷和多种荷载作用对其几何非线性稳定的影响。通过建立弹性稳定平衡微分方程和二阶分析两种方法,推导出墩顶偏位和墩底弯矩计算公式,以及把多种荷载作为初始缺陷计入墩顶偏位的近似计算公式,简化了高墩在复杂工况下的墩顶偏位、墩底弯矩和最大承载力的求解过程。计算结果与有限元分析吻合良好。     

高墩部分斜拉桥非线性稳定分析

论述了高墩结构的两类稳定问题,在考虑了几何非线性和材料非线性的基础上,结合仙神河斜拉桥的工程实例,利用大型通用有限元程序ANSYS,选取各种单元建立有限元模型,对比分析了该部分斜拉桥在最高裸墩状态和最大悬臂状态下的稳定性。通过计算分析可知,高墩结构的非线性影响很大,考虑非线性影响的稳定分析对于指导工程实践具有更好的实际意义。     

高墩小半径曲线连续刚构桥非线性稳定分析

山区立交互通匝道桥常集高墩、半径曲线小等特点于一体,构造和受力较一般桥梁复杂,随着墩高增加和曲率半径减小,高墩非线性行为和曲梁弯扭耦合作用对结构受力的影响更加显著.常规线弹性稳定理论没有考虑非线性因素对结构稳定造成的影响,这与实际存在偏差.以某高墩小半径互通立交匝道桥为例,探究了材料非线性、几何非线性对此类结构稳定性的...     

基于考虑结构体系刚度影响的高墩计算长度精细化分析

在建立同时考虑墩顶支座和结构体系约束的等效刚度公式基础上,求解墩顶在弹性约束下的压杆计算长度系数精确方法。进而分别研究墩高和柱径对计算长度系数的影响,并基于不同的压杆计算长度系数选取方法,对高墩截面配筋的需求进行敏感性分析比较。     

高墩、大纵坡桥梁桥墩纠偏过程中的两种垂直度测量方法

受地形、地貌影响,高墩、大纵坡梁桥的桥型结构在高速公路中广泛应用,受车辆荷载、温度、施工及设计不完善等因素影响,该桥型的过渡墩多存在纵向偏位情况,甚至存在落梁的风险.为确保桥梁结构安全,需要对偏位桥墩及时进行纠偏复位.以某运营期高墩、大纵坡桥梁高墩纠偏工程为背景,使用圆柱切线法、圆柱三点法对纠偏桥墩纠偏过程中的墩垂直度...     

分幅高墩连续刚构主墩结构行为研究

以一座主跨150 m分幅连续刚构为例,为抵抗高墩、大跨连续刚构桥突出的横桥向风荷载,在墩顶横桥向设置抗风横梁,将分幅刚构迎风面与背风面桥墩连接起来共同受力,改变了传统的仅由迎风面桥墩单独抵抗横向风的状态,结果表明墩底内力大大减小,同时墩身稳定性也得到一定提高。对于既定上部结构,通过改变墩身形式,探讨了其对上下部结构、施工工序、工程造价等影响,在单、双肢墩都适应的前提下,应结合受力、稳定、施工等因素综合考虑采用双肢薄壁墩或单肢薄壁墩。     

多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式比选

为研究多跨矮塔斜拉桥超高墩合理形式,以多跨矮塔斜拉桥超高墩为对象,综合对比分析超高墩结构布置形式和受力特点,按截面特性相似的原则提出双薄壁墩、单薄壁墩、组合式墩、叠合式墩四种适用于依托工程的超高墩形式。采用全桥有限元和理论方法,分析不同工况下主梁和桥墩关键截面的内力和墩顶位移、施工和成桥运营阶段的稳定性、E1地震作用下的动力及抗震性能。结果表明：四种方案均满足施工阶段和成桥运营阶段下的稳定性要求,双薄壁墩前三阶均为纵向失稳且稳定安全系数变化较小;在E1地震荷载作用下,双薄壁墩内力响应最小,但位移响应较大,单薄壁墩和叠合式墩与之相反,组合式墩则较均衡。考虑结构整体受力性能,建议多跨矮塔斜拉桥超高墩桥梁选用双薄壁墩或组合式墩。     

考虑流凌效应的大跨径梁桥最大悬臂施工状态作用响应分析

内蒙古包树黄河特大桥工程在黄河凌汛期恰好处于最大悬臂施工阶段,为保证其安全度汛,对此种不利工况进行作用响应分析及安全性验算.采用计算土弹簧刚度来模拟桩-土摩阻效应,并采用Maxwell模型以模拟墩顶新型粘滞阻尼器的墩梁位移效应,建立了该桥最大悬臂施工阶段数值仿真模型.在流凌期间实测流冰荷载、洪水荷载及风载等作用组合下,计算分析了该桥最大悬臂阶段桥墩和主梁的线形变化和受力特性.结果表明,流冰荷载单独作用对该桥最大悬臂阶段桥墩和主梁线形和内力影响有限,同时在各荷载工况下桥墩及主梁线形和内力均满足桥梁监控要求.     

高墩施工阶段偏心位移分析

根据施工现场温度场测定结果,计算分析了常吉高速印家溪桥93 m高墩受温度及风载影响下的偏心位移,计算分析了施工阶段不同工况墩顶产生的偏心位移,为高墩施工提供了参考。     

桥上单元板式无砟轨道无缝线路的适应性

为研究适应连续梁桥上单元板式无砟轨道的最大温度跨度,采用有限元方法建立了线-板-桥-墩一体化计算模型,分析了在不同轨温变化幅度下,桥梁伸缩、墩顶水平位移及列车制动荷载对桥上单元板式无砟轨道无缝线路温度跨度限值的影响.研究结果表明:温度跨度限值随轨温变化幅度的增加而降低;为保证钢轨强度、横向压弯变形及钢轨与轨道板相对位移等满足要求,当考虑桥梁伸缩时,以轨温变化40 ℃为例,其适应的温度跨度限值为271 m;随着墩顶水平位移的增加,桥梁温度跨度限值显著降低,当墩顶位移为30 mm时,温度跨度为237 m,当高墩桥梁墩顶位移超过30 mm时,应结合实际墩顶位移计算温度跨度限值;制动荷载下线路坡度对温度跨度限值影响较小,当线路坡度为20‰时,桥梁温度跨度限值为258 m.      

大跨独塔斜拉桥纵隔板的极限承载力

为保证主跨383m 的广州珠江黄埔大桥北汊桥主梁吊装施工期间钢箱梁桁架式纵隔板的稳定性,对集 中荷载作用下纵隔板的极限承载力进行了非线性有限元数值模拟和模型试验.采用通用有限元软件ANSYS建 立梁段的空间数值模型,得到了设计荷载作用下纵隔板的应力分布及施工阶段结构的弹性屈曲系数;考虑材料 及几何非线性和初始缺陷,得到了该纵隔板的极限承载力.采用1:2.5缩尺模型对纵隔板进行了静载试验,得到 了设计荷载作用下纵隔板的应力和变形;通过极限承载力试验,得到了设计荷载作用下纵隔板的非线性屈曲系 数.研究结果表明:该斜拉桥钢箱梁纵隔板设计合理,其稳定性满足设计要求;考虑初始缺陷的非线性有限元分 析可用于研究钢箱梁纵隔板的局部稳定性.      

钢筋砼高桥墩的复合非线性极限承载能力研究

通过运用考虑几何非线性的结构弹塑性极限分析方法，对某山区高速公路桥梁中的钢筋混凝土高桥墩(H=45m)的极限承载能力及结构延性等进行了初步研究。分析结果表明由于高墩柱的结构存在几何非线性非常明显，采用通常线弹性方法计算在过大水平力作用下的墩顶水平位移将会带来相当大的误差，设计中应充分引起注意。     

大跨高墩连续刚构桥内力状态及其对地震反应的影响

为研究实际施工过程和混凝土收缩徐变对连续刚构桥成桥内力状态的影响以及不同内力状态下主桥的地震反应差异,以某大跨高墩连续刚构桥为背景,建立了MIDAS/Civil施工阶段分析模型,并讨论了各施工因素对主桥内力状态的影响; 基于等效荷载法提出了适用于连续刚构桥的内力等效荷载计算方法,通过将主桥内力进行分解,以若干简单的内力等效荷载分别进行等效,再利用叠加原理求和,得到符合实际情况的等效内力状态; 采用OpenSees建立了全桥非线性动力分析模型,并施加不同内力状态所对应的内力等效荷载,使其处于对应的等效内力状态; 选取40组典型速度脉冲型近断层地震动记录为输入,开展了不同内力状态下全桥非线性动力时程分析。分析结果表明：若忽略主桥预应力作用,将高估主梁最大弯矩约2.8倍,高估主墩墩顶和墩底最大弯矩分别约3.5、2.0倍,且弯矩方向皆与实际情况相反,故预应力作用对连续刚构桥内力状态的影响不可忽视; 墩梁固结附近主梁等效内力峰值与目标内力峰值的最大误差在5%以内; 近断层地震动作用下,主墩侧移角、曲率延性系数和塑性铰区钢筋最大应变都随混凝土收缩徐变的增加呈逐渐减小的趋势,沿纵桥向则更为明显; 提出的内力等效荷载计算方法可为高烈度区连续刚构桥抗震设计和性能评估提供参考。     

风荷载-列车-大跨度桥梁系统非线性耦合振动分析

考虑桥梁结构的几何非线性因素,建立了风-列车-桥梁系统耦合振动分析模型.以某大跨度钢桁梁桥为例,计算了静风及脉动风荷载的不同作用效应、风速及车速变化对桥梁位移极值的影响及桥梁几何非线性因素对结构分析的影响.结果表明,进行车桥耦合振动分析时要综合考虑风荷载的动力作用,风速及车速变化对桥梁位移极值均有较大影响,桥梁的线性及非线性位移时程曲线存在明显区别.     

大跨径弯桥圆心角对其内力、位移及稳定性的影响

为提高高墩大跨径弯桥的安全性, 对不同圆心角的典型弯桥在考虑大变形和材料非线性情况下, 利用有限元法对刚构桥的墩梁内力与位移进行计算, 分析了桥跨的内力、位移和非线性稳定荷载系数与弯桥圆心角的关系。分析结果显示: 最大悬臂阶段主梁根部的弯矩随曲线圆心角增大而略有减小, 但扭矩会快速增大; 曲线圆心角越大, 悬臂端竖向、横向位移和墩顶横桥向位移越大, 在圆心角大于38°, 非线性已很明显, 悬臂端和墩顶位移会急剧增大; 非线性稳定系数约为稳定特征系数的35%, 随着弯桥圆心角的增大, 其稳定系数会迅速变小; 综合考虑, 大跨径弯桥圆心角不宜大于38°。     

双柱式桥墩刚度对桥梁地震响应分析

为研究桥墩刚度对高墩桥梁抗震性能的影响,以带溪高架桥为研究背景,利用midas-civil选波工具选取合适地震波,建立了一致激励地震作用下的连续梁桥,并考虑P-Δ效应和非线性的影响,分析桥墩高度、桥墩截面尺寸及形式对桥梁抗震影响。通过改变墩径（墩径由1.2 m变化至2.4 m）抗震分析表明双柱墩直径对墩顶位移影响效果并不明显,墩径过大会导致桥墩内力较大;对不同墩高（墩高由20 m变化至50 m）地震响应分析表明墩高对墩顶位移起到控制作用,但墩高变化对桥墩所受轴力影响不大;由于P-Δ效应和约束影响,全桥为中间高墩、两边矮墩时具有较小的地震响应;在墩高为30 m情况下,相对于薄壁墩和实体墩,双柱式墩具有较好的抗震性能。     

桥梁高墩计算长度的分析

以实际工程中的桥梁柱式墩为例,通过对高墩稳定计算和几何非线性分析计算,解决桥型整体结构布置、高墩计算长度等问题。     

静力风荷载作用下大跨度钢拱桥极限承载力分析

随着拱桥跨径的不断增大,其非线性效应愈加显著,因此,等效静力风荷载作用下钢拱桥的极限承载力分析引起了广泛的关注。以主跨450 m 的广东省肇庆西江大桥为例,利用ANSYS 有限元软件研究结构极限承载力分析中的非线性效应、静风失稳风速以及等效静力风荷载作用下拱桥的极限承载力。结果表明:与几何非线性相比,材料非线性对拱桥极限承载力的影响较大;静力风荷载会对拱桥的活载稳定系数产生较大的影响。在风速较大区域设计建造大跨度钢拱桥时,应兼顾考虑几何非线性和材料非线性对拱桥极限承载力的影响。     

高速铁路简支梁桥墩顶纵向刚度差研究

为研究高速铁路多跨简支梁桥墩顶纵向刚度差对梁轨相互作用的影响规律,以合福客运专线段某多跨简支梁桥为例,建立考虑温度、活载、列车制动等荷载作用的16-32 m简支梁桥-双线轨道系统仿真模型,分析了复杂地形地质条件导致的墩顶纵向刚度差异对多跨简支梁-轨道系统受力特性的影响,采用荷载步法考虑多种荷载工况组合,基于国内外现行规范,对不同刚度差条件下系统的受力和变形情况进行评判,从梁轨相互作用角度探讨墩顶纵向刚度差限值的取值方法及建议。得到的主要结论包括:当墩顶纵向刚度满足规范建议刚度限值时,随着墩顶纵向刚度差的增大,钢轨应力、梁轨相对位移、墩顶水平位移等指标略有变化,但均不控制设计;当墩顶纵向刚度差异达100%时,刚度较大墩墩顶水平力快速增大,将导致桥墩设计困难。     

约束形式对高墩变截面钢桁架桥抗震性能影响的探讨

以某高墩上承式变高度钢桁架桥为工程背景,探讨了大震作用下墩梁固结、墩梁固定、墩梁间设置阻尼器3种模型对高墩大跨钢桁架结构抗震性能的影响,通过分析比较,结果表明设置阻尼器的减震模型在墩底横、顺桥向内力及墩顶位移方面均表现出一定的优越性。为今后该体系桥梁的设计提供参考。