沪通长江大桥天生港专用航道桥设计

沪通长江大桥天生港专用航道桥为刚性梁柔性拱桥,跨径布置为(140+336+140)m。主梁采用三主桁双层板桁组合结构,主桁采用华伦式桁架,焊接整体节点,桁高16.0m。铁路及公路桥面均采用正交异性板整体钢桥面,上层为公路桥面,标准宽度为33.0m,设双向2%横坡;下层为铁路桥面。主拱采用抛物线形,拱肋采用钢箱截面,截面高1.8m、宽1.2m。拱肋与主桁的上弦杆采用柔性吊杆连接,吊杆采用平行钢丝成品索,全桥共57组。主墩基础采用钻孔桩基础,墩身采用墩顶设置墩帽的单箱三室空心墩结构。设计采用了先梁后拱的指导性施工方案。     

桥墩抗震计算时沉井基础采用刚性基础模型的适用界限

在对沉井基础桥墩分别按刚性沉井模型和弹性沉井模型进行抗震计算的基础上，对桥墩自振频率、墩底剪力、弯矩的计算结果进行分析，建议用ah=2.0作为沉井采用刚性基础的适用界限。     

连续刚构桥主墩刚度合理性的探讨

根据连续刚构桥主墩受力特点,找出顺桥向双薄壁墩(实心和空心)的柔性所需的宽度b;在主梁悬臂施工中产生的不平衡弯矩所需两薄壁墩抗弯刚度的两墩间距H。其计算公式简单、可靠并附计算示例,为连续刚构桥尺寸拟定时作参考。     

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥施工控制关键技术

沪苏通长江公铁大桥天生港专用航道桥为(140+336+140) m刚性梁柔性拱桥,主梁为三主桁双层板桁组合结构,采用“先梁后拱,主梁双悬臂拼装,拱肋竖向转体”方案进行施工。为确保成桥线形和内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,进行施工全过程和成桥分析,基于无应力状态法开展施工控制。钢梁墩顶节间施工时,设置墩旁托架,利用浮吊拼装;对称悬拼期间,为保证纵向稳定性,采用水袋对边跨进行配重,利用扣塔分别张拉2对扣索以改善钢梁受力并调整钢梁线形;采用预降边支点、4号墩钢梁整体预偏,以及扣索索力调整等措施进行钢梁中跨合龙;拱肋竖转后,主要通过扣索完成拱肋合龙调位;拱肋合龙后,从中间向两边张拉吊杆。经实测,该桥钢梁合龙口相对高差在10 mm以内;拱肋合龙口轴向偏差最大2 mm,相对高差最大1 mm;吊杆索力与设计目标索力偏差均在5%内,满足施工控制要求。     

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。     

银西高铁银川机场黄河特大桥钢桁梁施工技术

银西高铁银川机场黄河特大桥采用2孔96m简支钢桁梁和2联3×168m连续钢桁梁柔性拱结构,主桁横截面采用有竖杆的三角形桁式。钢桁梁采用半悬臂法施工,其中连续钢桁梁通过70t全回转架梁吊机自中跨跨中截面开始向两边跨对称架设,中跨主桁架设后安装60t全回转架拱吊机架设中拱,2孔96m简支钢桁梁各采用1台履带吊逐节拼装。施工中,临时墩顶设置竖向千斤顶,钢梁架设至临时墩顶时可调整标高;利用70t全回转架梁吊机调整悬臂节间的标高;主墩顶设置调落梁装置,成桥后整体调落梁。该桥于2017年9月30日落梁成桥,架设过程质量安全可控,柔性拱实现了无外力自然合龙,成桥后线形良好,满足设计要求。     

单振型反应谱法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算误差研究

基于对单自由度模型抗震计算误差原因的分析,提出并研究基于单自由度模型的墩底剪力和墩底弯矩计算的修正方法。通过具体算例计算结果的对比分析,对单振型反应谱法在减隔震梁式桥抗震分析中的计算误差问题进行探讨和研究。研究结果表明:对减隔震梁式桥,采用单振型反应谱法计算时,主梁位移的计算精度较高,该方法能够满足工程设计要求;而支座位移、墩顶位移会被低估,墩底剪力、墩底弯矩则会被严重低估,此时该方法不能满足工程设计要求。     

设置TMD的高墩大跨铁路钢桁梁桥减震分析

为研究设置TMD对高墩大跨铁路钢桁梁桥的减震效果,以一座2×98m的高墩(墩高86~92m)大跨铁路钢桁梁桥为研究对象,采用有限元软件MIDAS建立全桥空间动力计算模型,对仅在墩顶设置TMD、在墩顶和桥墩中部同时设置TMD两种工况下结构的地震反应进行分析。结果表明:TMD可作为高墩桥梁减小地震反应的有效措施之一;对于高墩桥梁,在墩身内部设置TMD装置不能仅对其1阶振型设计TMD,应考虑第2阶或更高阶振型的动力贡献,才能获得最优的减震效果;TMD对高墩墩顶位移以及墩底弯矩减震效果较明显,但对墩底剪力减震效果相对较差。     

柔性桥墩计算长度的简化计算研究

通过对刚性基础等截面柔性桥墩墩顶边界条件的分析,建立了桥墩压杆挠曲线近似微分方程,拟合出柔性桥墩计算长度简化公式。经过有限元程序分析验证,简化公式得到的计算结果精度能满足工程需要,并对工程中常用的三孔连续梁桥墩计算长度提供了实用公式,为今后柔性桥墩设计工作提供方便。     

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。     

钢-混组合梁桥桥面板铺装顺序优化设计研究

针对钢-混组合梁桥桥面板铺装中负弯矩区应力较大导致混凝土开裂的问题,以宁夏镇罗黄河特大桥主桥为依托工程,采用单向连续铺装法、双向对称铺装法、墩顶对称铺装法、皮尔格铺装法4种桥面板施工方法对钢-混组合连续梁桥桥面板铺装顺序进行研究,利用有限元分析软件建立全桥模型,模拟施工过程中桥面板铺装顺序,得到墩顶桥面板应力,并计算分析负弯矩区桥面板的最大裂缝宽度。结果表明,4种方法在成桥下钢箱梁的应力相差不大,采用皮尔格法铺装桥面板时,负弯矩区最大拉应力仅为0.2 MPa,最大裂缝宽度仅为0.07 mm,采用该方法能减小墩顶拉应力,有效控制裂缝宽度,确保成桥后结构整体安全、稳定。     

东莞东江大桥钢桁梁合龙技术

东莞东江大桥主桥为双层刚性悬索三桁加劲连续钢桁梁公路桥,跨径布置为(112+208+112)m,三桁整体受力。大桥分2次合龙(平弦合龙和加劲弦合龙),为解决合龙位置杆件偏差问题,结合该桥的工程特点,提出利用墩顶临时支承起顶装置、温差法及主墩墩顶临时纵向顶推装置的解决措施。采用结构分析软件,建立全桥有限元计算分析模型,通过对合龙工况的分析,确定了起顶位置及起顶高度,分别实现大桥平弦及加劲弦合龙。实践证明,大桥顺利合龙且各项指标均满足设计要求。     

多跨无支座整体式刚构桥地震反应分析

为探究整体式桥梁的动力特性、地震反应特点,基于OpenSees软件平台建立三维非线性有限元模型,采用非线性时程分析对桥墩截面进行损伤识别与塑性铰区域研究。结果表明,单肢薄臂边墩墩顶截面成为桥墩的最易损截面,其在墩顶20 m范围、墩臂交界截面上、下各2.5 m均会形成塑性铰进入延性来耗能;边墩的墩顶截面对其臂厚改变所致的弯矩变化更为敏感,增大臂厚虽会提升墩底的弯矩响应,但有助于降低墩顶的弯矩需求,进而减小边墩墩顶的地震损伤程度。     

大跨度连续刚构拱组合桥梁拱墩结合块模型试验研究

简单介绍了模型试验的相似和设计原则,对模型试验的加载工况、加载程序、测点布置等也进行了讨论。应用大型COSMOS/Works软件,结合已有的研究成果,在选定混凝土、钢筋和钢绞线单元的基础上,建立了边主墩和中主墩梁拱墩结合块三维有限元模型,得到数值分析结果,将数值计算结果与试验结果进行对比分析,得出了顶底板、腹板、拱脚和墩顶混凝土应力分布规律,深入研究了梁拱墩结合块的复杂受力行为。研究表明:顶底板混凝土正应力沿纵向均呈先减小再增大的趋势;腹板混凝土正应力沿竖向从上至下呈增大趋势,沿纵向正应力呈先减小、后增大和再减小的趋势;拱脚混凝土主压应力由后拱外侧往前拱内侧呈增大趋势;双薄壁墩和空心单柱墩墩顶混凝土各断面基本处于受压状态。梁拱墩结合块受力合理,大跨度连续刚构拱组合桥设计合理。     

连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点分析

确定连续梁桥横桥向桥墩弯矩分布特点,为基于位移的抗震设计提供基础。基于典型的连续梁桥横桥向,理论分析了桥墩弯矩分布机理,然后以墩顶与墩底的弯矩比值为桥墩弯矩分布指标,采用有限元方法,就墩高分布、桥台约束情况、主梁横向惯性矩、主梁扭矩和桥墩横向惯性矩5种因素对桥墩弯矩分布的影响进行了参数分析。上述因素对于桥墩的弯矩分布有不同程度的影响,增加桥墩横向惯性矩或同时减小主梁横向惯性矩和扭矩,可以有效减小墩顶与墩底的弯矩比值。     

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。     

横向非等高双柱式桥墩抗震性能研究

为研究墩高差对横向非等高双柱式桥墩抗震性能的影响,以某山区3×(5×30)m梁桥为背景,建立OpenSees全桥有限元模型,采用增量动力分析方法(IDA),输入地震动,分析不同墩高差下墩柱关键截面的弯矩～曲率关系、曲率、墩顶位移以及曲率与位移关系。结果表明:地震荷载作用下,当墩高差在10m以上时对系梁位置处桥墩截面延性影响较大,随墩高差增加,与横向等高双柱式桥墩相比,墩顶截面延性有所减小,墩底截面延性增加较大;受墩高差影响,墩底与系梁位置处桥墩曲率在屈服后对地震动强度变化更敏感;墩顶位移总体与墩高差成反相关,墩高差对墩顶位移的影响在峰值加速度PGA=0.5g后差异较大,PGA由0.5g增加到1.0g时,随墩高差增大,墩顶位移减小量逐渐变小;受墩高差影响,横向非等高双柱式桥墩破坏模式差异显著。     

釜溪河高填背异形腹拱拱桥受力性能研究

实腹式高填背异形腹拱拱桥的受力具有特殊性,为研究异形腹拱及拱上填料对拱桥性能的影响,以釜溪河高填背异形腹拱拱桥为背景,利用有限元软件建立实桥模型,对各施工阶段进行受力分析,并对计算结果进行分析.结果表明:异形腹拱对主拱结构受力存在异化作用;拱上填料砌筑前、后主拱受力变化显著;墩顶、腹拱拱脚及主拱拱顶位置存在弯矩峰值,相对位移较大;拱上填料对异形腹拱异化作用的弱化效应方面有利,但在经济性方面有弊;该桥设置变形缝是必要的;该桥具有足够的承载力.     

预制节段拼装桥墩多节点转动推覆分析方法及试验验证

为了给预制拼装桥墩抗震设计计算提供参考,针对典型预制拼装桥墩所采用的仅无黏结预应力或无黏结预应力+耗能钢筋连接方式,考虑混凝土、耗能钢筋和预应力筋的非线性本构模型,推导了预制节段拼装桥墩多节点转动推覆分析计算过程。基于关键截面弯矩-曲率分析确定弯矩承载力和对应的墩顶水平荷载,然后计算各个接缝的弯矩和曲率,进而计算墩顶位移。开展了2种接缝连接方式预制节段拼装桥墩试件拟静力试验,将多节点转动推覆分析方法模拟结果与拟静力试验结果进行对比,分析预制拼装桥墩水平抗力-侧移曲线以及接缝张开、预应力筋应力、墩柱转角随侧移的变化,各种位移机理对墩顶位移的贡献,接缝处混凝土应变等。研究结果表明:多节点转动模型与单节点转动模型水平承载力计算结果基本一致,而多节点转动模型桥墩侧移计算结果大于单节点模型计算结果,多节点模型计算精度更高;多节点转动模型接缝张开、预应力筋应力和接缝转动计算结果与试验结果基本一致;开始时墩顶位移主要由剪切位移和整体弯曲位移提供,随着墩顶位移的增大,墩底接缝转动对墩顶位移的贡献逐渐占主导地位;墩柱混凝土轴向应变测试结果验证了各个接缝处混凝土应变随着墩高逐渐降低的趋势,接缝处的混凝土轴向应变远大于墩柱混凝土轴向应变。     

钢管拱安装施工过程结构受力特性分析

针对位于曲线上的某新建铁路(66+132+66)m连续梁拱桥,根据先梁后拱的施工方案,对中跨132 m钢管拱安装的支架结构、拱肋的稳定、应力和支座反力等展开计算分析,研究结果显示:此类安装支架设计安全可靠;施工过程中拱肋应力呈对称分布,拱肋各关注截面顶、底部应力实测值和计算值基本吻合;桥跨结构失稳的一阶模态以拱肋横向弯曲为主,稳定系数为37;成桥时主梁边墩的内外侧支座反力相差约4.6%,中墩的内外侧支座反力相差约7.4%。