铁路大跨长联连续梁桥地震反应特征分析

为研究铁路大跨长联连续梁桥的地震反应特性,选取一座布置跨径为(50+8×100+50) m的铁路连续梁桥为工程背景,采用Midas Civil软件建立动力分析模型,开展罕遇地震下的非线性时程分析,以墩底内力、墩梁相对位移和墩顶位移作为分析指标,揭示该类桥梁的地震反应特征.研究结果表明传统抗震体系铁路大跨长联连续梁桥地震反应有以下特征:固定与活动墩间的地震力分配较为极端;上部结构质量大造成固定墩纵向弯曲振动显著,使活动墩墩梁之间存在着较大的相对位移,与全桥采用减隔震支座时墩梁相对位移相当;大跨长联对应长周期及重力式桥墩刚度大周期小的耦合作用决定了铁路大跨长联连续梁桥独有的地震反应特征.建议铁路大跨长联连续梁桥在减隔震设计中充分考虑位移型阻尼器的使用.     

矮墩连续刚构桥顶推合龙的计算分析与施工实践

合龙时实施顶推是优化矮墩及高温合龙连续刚构桥长期受力状态的重要途径。结合工程实践,探讨了对边主墩施加水平顶推力和墩顶侧向位移的计算过程,并详细介绍了顶推施工的控制指标。现场实测数据证明,预定的顶推力和墩顶位移设置合理,实测顶推力及墩顶侧向位移均在预期控制范围内。     

桥墩温度梯度对桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道纵向力的影响

针对桥墩温度梯度引起的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向附加力与变形, 以梁-板-轨相互作用原理和有限元法为基础, 建立了多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型, 详细考虑了钢轨、轨道板、CA砂浆、底座板及桥梁等主要结构和细部结构的空间尺寸与力学属性; 采用单位荷载法计算了桥墩纵向温差作用引起的墩顶纵向位移, 分析了墩顶位移影响下桥上无砟轨道无缝线路纵向力与位移的分布规律。分析结果表明: 当各墩顶发生均匀位移时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力分布规律及其最大值一致, 且随着墩顶均匀位移的增加而线性增大, 轨板相对位移峰值均出现在两侧桥台、台后锚固结构末端以及第2跨和最后一跨固定支座墩顶处; 当墩顶均匀位移为5 mm时, 多跨简支梁桥和大跨连续梁桥上钢轨最大纵向力分别为79.62和79.54 kN, 最大纵向位移分别为4.94和4.91 mm, 轨板最大相对位移均为0.23 mm; 当各墩顶发生不均匀位移时, 钢轨纵向力及轨板相对位移均在邻墩位移存在差异处发生突变, 多跨简支梁桥上固结机构纵向受力大于大跨连续梁桥; 对于高墩桥梁, 需重点关注相邻墩身高差最大处的轨板相对位移、底座板与桥梁相对位移及固结机构的纵向受力。      

考虑临近道路施工过程的在役桥墩墩顶位移演变规律研究

针对临近道路施工会通过改变在役桥墩桩基础桩-土界面的接触应力分布从而影响在役桥墩的墩顶位移特征这一问题,以重庆轨道交通3号线某在役桥墩为工程背景,利用有限元软件ABAQUS建立了描述临界道路建设过程中地基-基础-桥墩相互作用的三维数值模型,基于此模型分别研究了道路开挖、铺筑及运营对墩顶水平、竖向位移的影响.研究结果表明:路基开挖后,随着开挖深度(H)增加,墩顶水平位移会不断增大,墩顶竖直沉降则会不断减小,随着道路至桥墩边缘距离(L)的增加,墩顶水平位移不断减小,竖直沉降反而不断增大;道路铺筑后引起的桥墩顶部水平位移较路基开挖有减小趋势,竖向位移却有增大趋势;新建道路在后期运营中,交通荷载引起的桥墩顶部水平位移相对较小,而竖直沉降较道路施工引起的位移明显增大;在得出的墩顶水平位移随开挖深度的变化曲线中,墩顶水平位移从靠近道路到远离道路的转折点在道路施工中有所变化;在路基开挖中,当开挖深度约为1.8m时,墩顶水平位移方向发生变化;在道路铺筑中,当开挖深度约为2.6 m时,墩顶水平位移方向发生变化;在后期运营中,当开挖深度约为3.1m时,墩顶水平位移方向发生变化.     

基于IDA的钢筋混凝土桥墩随机地震响应概率特征分析

选取56条ⅡI类场地近场地震波,采用IDA分析方法,对3个不同墩高的混凝土桥墩进行分析.以桥墩的墩顶位移响应为研究目标进概率特征统计,得出以下结论:对于低周期桥墩,墩顶位移响应及地震波峰值加速度在取双对数的情况下,对于每个地震波峰值加速度,位移响应的对数近似可以看成正态分布,且位移响应对数的均值与地震波峰值加速度的对数呈线性关系,其方差随着地震波峰值加速度的增加呈增大趋势,但并非线性关系.同时,墩的高度也是影响墩顶位移响应离散性的因素之一,墩的高度越大,墩顶位移的离散性也越大.     

整体式斜交连续梁桥抗震性能

采用SAP2000软件建立了某整体式斜交连续梁桥的三维有限元模型,通过非线性时程分析,研究了整体式斜交连续梁桥在地震作用下的受力特性及抗震性能,并探究了跨数、斜交角、台后土密实度和墩高等主要结构及基础参数对该类桥梁地震响应的影响。研究结果表明:整体式斜交连续梁桥中震害变形主要集中于桥台桩,桩顶截面在峰值加速度为0.4g的地震作用下形成塑性铰时,墩顶支座无破坏,且桥墩几乎无损伤;桥台桩位移及纵桥向弯矩的最大值均位于桩顶,而横桥向弯矩最大值可能位于桩顶或桩身反向弯矩峰值处;随着跨数的增加,整体式斜交连续梁桥的地震响应尤其是墩顶支座剪切应变及桥面转角明显增大,当跨数由单跨增加到4跨时,地震响应均增加了1倍以上,墩顶支座剪切应变甚至增加近2倍;随着斜交角的增加,桩顶纵桥向位移、桩顶截面屈服面函数值及中跨转角明显增大,斜交角为60°时,桩顶纵桥向位移增加了3倍以上,斜交角为45°时,墩顶支座剪切应变最大;随着台后土密实度的增加,各构件纵桥向位移响应与墩顶支座的纵向剪切变形降低,桥台桩、桥墩纵桥向位移及墩顶支座纵向剪切变形分别减小了12.9%、9.3%和9.5%;随着墩高的增加,墩顶位移明显增加,而支座剪切应变明显降低,但桩顶位移及桩顶截面屈服面函数值几乎不变;当墩高从4 m增大到9 m时,墩顶漂移率增大了42.1%,墩顶支座剪切应变减小了57.5%。      

既有线列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应分析

目前在建的天津南港铁路地处软土地质、地形复杂的大港地区,紧邻既有线与河流。既有线列车运营时产生的振动荷载会使邻近框架墩产生水平动位移及横向动应力,因此进行列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应分析是十分必要的。采用修正后的激振力函数表达式来计算列车振动荷载,并分析列车振动荷载下邻近铁路桥梁框架墩的动力响应。研究结果表明:列车振动荷载引起的框架墩墩顶节点的最大正、负横向应力值近似相等;墩顶的最大正、负横向位移计算值均较小,符合要求。上述研究结果具有一定的工程实际意义并对铁路桥梁的设计和施工具有一定的借鉴作用。     

桩板结构施工对高速铁路桥梁的影响分析

以台州市和合大道工程下穿在建杭绍台铁路椒江特大桥为依托,运用有限元分析软件模拟了桩板结构的施工过程,得到了椒江特大桥在道路工程附加荷载作用下的墩顶位移及桩基承载力检算结果.结果表明:在和合大道桩板结构施工及运营阶段,高铁桥梁墩顶位移(沉降量、差异沉降量、顺桥向水平变形量和横桥向水平变形量)及其桩基承载力均能满足安全限值...     

连续梁墩顶转体施工问题预防及处理

为确保新建铁路跨越既有铁路及公路的施工安全,减少对既有铁路、公路运营的干扰,转体施工法成为跨线连续梁施工的主要方法。墩顶转体施工是转体施工中较为新颖的施工方法,具有转体重量小、降低成本等优点。通过对新建呼张铁路线上的多座跨线连续梁墩顶转体施工过程的分析研究,总结了连续梁墩顶转体施工过程中易发生的问题及其原因,并提出了相应的预防措施以及问题发生后的处理办法,可作为今后连续梁墩顶转体施工的参考。     

桥梁墩顶位移限值研究综述及个例分析

桥梁墩顶位移是桥梁安全的重要参数之一,对其进行深入研究十分必要。目前国内外各类规范对桥墩位移的限值规定不尽相同,也不够全面,为此对相关规范进行了深入细致的比较分析。结合某高速公路高架桥与海堤叠交段桥墩容许位移进行了探讨,参考国内外相关规范以及文献,对桥梁墩顶位移限值进行计算,并对不同规范的计算值进行比较分析。对桥梁墩顶位移限值的讨论与分析可为类似工程方案设计、施工工序选择以及工后监测提供重要参考。     

材料强度与名义弹性模量退化对桥梁结构抗震性能影响的分析和比较

钢筋混凝土桥梁服役期间,混凝土与钢筋材料会不可避免地产生劣化,两种材料的劣化都会对结构的抗震性能造成影响。使用地震作用下结构位移响应的大小来评价结构劣化后的抗震性能,依据不同性能水准下的目标位移,通过有限元分析软件Open Sees建立桥梁墩柱模型,分别改变材料的参数设置,利用Pushover方法分析结构在地震作用下墩顶位移的响应,结果表明:随材料性能的劣化,在地震力作用下,墩顶位移响应逐步增大,遭遇罕遇地震时,相比于材料弹性模量,材料强度对结构抗震性能的影响较大;相对于混凝土材料,钢筋材料的劣化对结构抗震性能的影响更为显著。     

铁路高桥墩的非线性动力分析

以铁路高桥墩为研究对象,导出了计轴力及内力素方向改变所致非线性项的高桥墩振动偏微分方程,在分析方程定解条件的基础上,讨论了高桥墩架梁前后的振动频率和墩顶位移的变化规律,并将其结果与线性结果和非自治系统受迫振动的非线性分析进行了比较。     

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.      

上跨铁路(60+100+60)m连续梁墩顶转体施工结构设计研究

京张铁路(60+100+60)m连续箱梁上跨大秦铁路,采用墩顶转体的方法。为保证转体时受力可靠传递,梁部0号块截面的腹板、底板尺寸均有所增加;考虑到转动体系布置,墩顶参数也相应增大。结合工程实际,介绍了转动体系的支撑、牵引和平衡系统的结构、设计及操作。墩顶转体顺利实施,实践证明墩顶转体具有减少转体重量、降低工程难度及造价、缩短工期等优势。     

柔性横系梁钢管混凝土双柱墩抗震性能分析

基于Pushover分析方法与滞回分析,探索柔性横系梁对钢管混凝土双柱式桥墩抗震性能的影响,采用非线性纤维梁柱单元,建立单柱墩、柔性横系梁双柱墩和刚性横系梁双柱墩模型,并进行计算对比分析,研究横系梁刚度的变化对墩顶位移能力、位移延性系数及滞回性能的影响。结果显示,随横系梁刚度增大,墩顶的位移延性能力减小,位移延性系数增大,桥墩水平承载能力提高,同时滞回耗能性能提高。     

顶管近距离穿越高架结构的变形影响分析

依托尤家四片区市政雨、污水管下穿高架结构工程案例,通过Midas/GTS三维有限元软件建立模型,依据工作井施作、顶管顶进等工序分析顶管施工全过程对高架结构的影响。计算表明：(1)墩柱沉降与桩基持力层密切相关,进入较好持力层能较好抵抗顶管施工期间对墩柱沉降影响。(2)墩顶横向水平位移在顶管位于外侧相比下穿受到的影响更大,其他重要的影响因素还有水平距离,下部桩长的影响不大。(3)墩顶纵向水平位移受顶管敷设路径与高架结构垂直方向影响;桥墩单侧有顶管顶进作用时,较双侧施工受到的影响大。监测表明数值模拟能较好的反映施工过程对高架结构的影响。     

北京六环路跨丰沙铁路斜拉桥桥墩设计

结合北京市六环路跨丰沙铁路墩顶转体斜拉桥工程,对花瓶形桥墩的设计理论及计算过程进行了说明,另外根据墩顶转体施工阶段桥墩的受力特点,对桥墩的设计原则及方法进行了介绍。     

铁路桥墩横桥向地震反应分析模型对比分析

常见铁路桥墩的横桥向截面尺寸与墩高相差较小,而顺桥向相差较大,不能较好地符合梁单元的受力特征.为研究铁路桥墩横桥向地震反应,设计了一种新型的重力式桥墩模拟方法,考查常规梁单元及板单元模拟铁路桥墩的精度.基于某铁路简支梁桥,分别采用多垂直杆元模型与梁、板单元进行重力式桥墩模拟,建立四种有限元模型,进行地震反应分析及结果比较.结果表明:欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力及墩顶位移均小于多垂直杆元模型,建议重要结构的铁路桥墩按多垂直杆元模型进行地震反应分析;欧拉梁和铁木辛柯梁及板单元模型的墩底内力与多垂直杆元模型相差在5%以内,三种模型计算的桥墩内力具有工程可接受的精度,但墩顶位移误差超过5%,设计时需要考虑;板单元模型与多垂直杆元模型的吻合程度好于欧拉梁模型,而欧拉梁模型好于铁木辛柯梁模型.研究结论可供铁路工程抗震设计规范修订时参考.     

深水桥梁墩水耦合抗震分析方法

为正确采用动水压力计算方法,提出了一种新的深水桥梁墩水耦合计算方法结合法,即将Morison方程与计算流体力学相结合,分析深水桥梁墩水耦合抗震问题.ANSYS-CFX模型计算表明:结合法能较好地进行墩水耦合抗震分析;深水环境使墩顶最大弹性位移减小,最大刚体位移增大,结构整体变形增大;刚体运动附加动水力对桥墩起主要作用,但应同时考虑弹性振动引起的动水压力.      

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。