单薄壁空心矩形墩连续刚构桥非线性稳定研究

研究目的:随着我国交通事业的迅猛发展,全国修建了大量的高墩大跨连续刚构桥,由于该类桥梁墩身高、跨径大,施工过程中的非线性稳定问题非常突出,因此本文以一典型单薄壁空心矩形墩连续刚构桥——王家坝大桥施工监控项目为依托,研究单薄壁空心矩形墩连续刚构桥的非线性稳定性,分析对比各施工阶段下桥梁的稳定特征值和非线性极限荷载值。研究结论:(1)特征值屈曲计算求得的荷载为桥梁结构极限稳定荷载的可靠上限;(2)考虑几何非线性、材料的非线性以及初始缺陷等因素影响的非线性稳定分析得出的荷载,更符合实际情况;(3)最高墩最大悬臂施工工况为高墩施工中稳定最不利工况;(4)本文研究结论可为高墩大跨连续刚构桥的施工监控、设计和理论研究提供参考。     

曲率半径变化对高墩大跨连续刚构桥静力性能的影响

为研究曲率半径对高墩大跨径连续刚构桥静力力学性能的影响,以某高墩大跨径预应力混凝土曲线连续刚构桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件建立直线刚构桥和不同曲率半径的曲线刚构桥有限元计算模型,分别对该桥梁施工阶段最大悬臂状态和成桥阶段进行静力力学性能分析,研究桥梁施工阶段最大悬臂状态、成桥阶段的曲率半径对连续刚构桥内力和变形的影响.计算结果表明:主梁根部的最大横向弯矩、最大扭矩,主梁的径向、扭转变形、桥墩横向弯矩、墩顶最大径向变形均随着桥梁曲率半径减小而显著增大,在施工过程中,要加强施工监控,确保桥梁施工质量和施工安全.计算结果可为曲线刚构桥的设计和施工监控提供参考.     

高墩大跨刚构桥施工稳定性分析研究

研究目的:高墩大跨度连续刚构桥悬浇施工中,最大悬臂状态下结构的稳定性至关重要。本文以牛角坪双线特大桥为工程背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对施工过程中的主墩及最大悬臂状态进行了非线性屈曲分析,研究高墩大跨连续刚构桥施工阶段稳定性。研究结论:采用ANSYS有限元程序,建立了本桥最大悬臂状态实体单元模型,综合考虑了双重非线性的影响,研究该桥最大悬臂状态施工过程中可能出现的9种工况的施工稳定性,研究结果表明,该桥主墩纵向弯曲刚度小于横向弯曲刚度,墩相对较易发生纵向屈曲失稳,但稳定特征值大,其主墩自体稳定性及最大悬臂施工状态施工稳定性好,施工过程中结构不会发生稳定性破坏,对于工程实践具有实际指导意义。     

预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析

预应力混凝土连续刚构桥有其自身的结构特点和施工技术,结合河南水磨湾大桥工程实例,探讨了预应力混凝土连续刚构桥的施工监测与仿真分析方法。通过建立有限元仿真分析模型,分析了预应力损失以及混凝土收缩徐变对箱梁应力状态的影响,计算了桥梁各个施工阶段应力和变形状态,与施工现场的实测数据进行了对比分析。经分析比较,可知对箱梁各节点不同施工阶段应力路径影响比较大的荷载有:施工荷载包括重力、挂篮、混凝土湿重等;预应力钢束一次张拉荷载;收缩一次作用以及徐变一次作用。施工荷载和预应力钢束张拉对顶、底板节点的影响是相反的,而其他荷载对它们的影响是同向的。得出了桥梁关键部位在荷载作用下随施工阶段的应力变化路径和挠度,使悬臂施工的梁桥达到了设计要求的合理成桥状态,总结了施工监控的规律。     

大悬臂展翅预应力混凝土宽箱梁桥极限承载力分析

针对大悬臂展翅结构的极限承载能力问题,以某大悬臂展翅预应力混凝土宽箱梁桥为实际工程背景,建立精细的空间有限元模型进行数值分析。考虑结构几何非线性和材料非线性,研究偏心集中荷载、对称集中荷载、均布荷载3种工况作用下,结构的极限承载能力及裂缝的分布规律。结果表明,对称加载形式的极限承载能力大于非对称加载形式的极限承载能力;非对称荷载作用下,桥梁应力及裂缝分布也具有较大非对称性,且悬臂板根部更加容易出现裂缝,均布荷载作用下,桥梁边跨应力状况劣于中跨。     

高架车站大悬臂预应力盖梁设计探讨

以城轨某独柱高架车站大悬臂盖梁设计为例,比较铁路桥涵、建筑两类规范的混凝土结构设计理论,在同一预应力盖梁的构件设计中,分别采用容许应力法和极限状态法进行强度检算,得到极限状态法强度安全储备系数较高且经济性好,而容许应力法相对保守;以现行规范推荐的容许应力法进行盖梁预应力设计,在同种荷载条件和施工加载方案下,采用两种钢束线形布置方式,通过二者应力指标的比较,得到将下排钢束靠近盖梁下缘布置,可降低施工阶段拉应力并获得较高强度安全系数,最后提出高架车站大悬臂盖梁设计中,预应力束形调整的相关因素。     

系梁对双肢薄壁高墩抗震性能影响分析

双肢薄壁桥墩是连续刚构桥采用较多的桥墩形式,超过40 m的高墩纵桥向抗弯刚度一般较小,故工程设计中一般采用设置系梁的形式来降低桥墩计算高度,改善高墩的受力特性。本文以一座典型的高墩大跨连续刚构桥双肢薄壁高墩为工程背景,利用ABAQUS建立精细化有限元模型,分析系梁纵筋配筋率、配箍率、系梁-桥墩的刚度比及系梁设置数量对高墩抗震性能的影响。研究结果表明:系梁设置数量和系梁-桥墩刚度比对高墩滞回性能影响较大,系梁配筋率、配箍率影响较小。     

大跨度预应力混凝土连续刚构桥时域抖振分析

为研究大跨度预应力混凝土连续刚构桥在不同施工阶段结构体系转变下的风致抖振气动性能,采用计算流体动力学的近壁面低雷诺数SST k-ω湍流模型,求解主梁与桥墩各关键断面的静风绕流气动力参数。通过谐波合成法模拟来流10 min下的主梁及桥墩节点脉动风速时程样本,并利用Scanlan准定常气动力模型,对在施工最大双悬臂、最大单悬臂及成桥合龙状态时主梁的风致抖振位移响应进行了计算。研究结果表明:主梁风致响应的主导外因随施工体系的转变而改变,结构体系的完善(整体刚度的增大)使得抖振气动效应逐渐减弱;最大双悬臂状态时,梁端节点横桥向抖振位移达到极大值5 cm,可能对施工监控产生干扰;主梁各节点转角位移相对于线位移受到的影响可忽略不计。     

装配式预应力混凝土T梁极限承载力试验研究

通过对一片跨径20 m装配式预应力混凝土T梁的破坏性加载试验,详细探究预应力混凝土T梁由弹性阶段经过弹塑性阶段最后达到极限状态过程中的挠度、刚度以及跨中截面应变的变化,并对其中的现象和规律进行分析与总结,验证平截面假定在预应力混凝土T梁整个受力过程中的适用性并提出根据混凝土T梁中性轴位置和跨中截面极限应变推测梁承载力的简易方法。研究结果表明:大跨度装配式预应力混凝土T梁的力学性能、受力机理、弹塑性性能及极限承载力等基本受力特性,得到荷载与T梁的挠度、应力、中性轴等参数之间的相关关系,为预测T梁桥的极限承载能力提供理论依据。     

大跨度预应力斜拉桁架刚构桥悬臂浇筑施工技术

预应力混凝土桁架刚构桥造价经济、外形优美,是世界桥梁发展的一个新方向。该类型桥梁小溪塔大桥为主跨173 m预应力混凝土斜拉桁架连续刚构桥,该桥首次提出了双跨预应力混凝土斜拉桁架桥结构,在预应力混凝土桁架桥的施工中采用全悬臂现浇施工法,使用施工中自主研发的斜拉桁架轻型挂篮。结合小溪塔大桥的施工,详细介绍斜拉桁架挂篮的设计、桁架的节段施工及合龙、超密钢束混凝土施工、大高差真空压浆施工,总结大跨度预应力斜拉桁架刚构桥悬臂浇筑施工技术,为今后类似桥梁的施工提供借鉴。     

客运专线大跨连续梁桥徐变效应分析

混凝土徐变是影响客运专线上的预应力混凝土连续梁桥轨道平顺性的一个重要因素,并且对于悬臂浇筑施工及徐变引起的梁端变形也会影响主跨的合龙.介绍并探讨了目前国内外常用的徐变模型以及徐变效应的计算方法.通过对杭甬客运专线上某大跨连续梁桥的收缩徐变进行计算,并与实测值进行比较,分析其施工阶段的徐变效应.     

莲花村跨高速公路特大桥连续梁施工控制技术

大跨径预应力混凝土连续箱梁悬臂浇筑施工过程中,施工控制是个复杂的动态系统工程,是实现大桥成桥线形、内力满足设计要求的重要手段。结合赣韶铁路莲花村特大桥施工控制实践,阐述了悬臂浇筑施工过程中的施工控制原理、方法和分析计算理论。使全桥3个合龙段的合龙轴线误差、标高误差、成桥线形均在设计允许误差范围内。并克服了高强度混凝土水化热产生的龟裂和强度损失的现象。     

大跨径连续梁不对称悬臂施工若干问题探讨

预应力钢筋混凝土连续梁桥具有跨越能力大、行车平稳、养护简便等优点,在近代桥梁建筑中得到越来越多的应用,而悬臂施工法是目前建造预应力钢筋混凝土连续梁桥的主流施工方法。本文以实际工程为基础,采用数值仿真分析法,对大跨径预应力钢筋混凝土连续梁桥不对称悬臂施工过程中结构的力学特点及相关问题进行分析和探讨,并对临时压重、临时锚固拆除时机、环境温差对应力及挠度的影响进行归纳总结,以期为今后同类桥梁设计、施工及相关研究提供参考。     

快速铁路大跨连续梁桥施工监控及控制体系研究

为保障特大跨度预应力连续梁桥结构安全、几何线形平顺,成桥各安全控制指标满足设计要求,以新建怀邵衡铁路沅江特大桥(60+100+60)m预应力混凝土连续梁桥为工程依托,根据理论计算及结构特点,构建快速铁路大跨连续梁监控体系,重点进行参数敏感性分析,建立线形及应力监控系统,数据计算、分析和处理方法。理论研究及工程实践表明:混凝土容重和预应力效应为影响线形和内力的关键因素,其次是混凝土弹模和收缩徐变,施工中需加强对这些参数的控制及识别;采用的计算方法和监控手段确保了该桥主梁线形平顺和受力安全,合龙口精度、主梁线形和应力误差均满足规范要求,结构安全可控、工作状态良好。     

200 km/h客货共线铁路主跨216 m连续刚构桥总体设计及技术创新

南三龙铁路合福联络线闽江特大桥主桥为(118+216+118)m预应力混凝土连续刚构,为国内已建和在建项目中主跨最大的高等级铁路连续刚构桥。随着预应力混凝土刚构跨度增大,桥梁的刚度以及混凝土的后期徐变控制成为设计难点。从方案比选到主梁设计,介绍本桥的设计思路以及体外索的设置等关键技术,并研究3种车型通过桥梁时车桥耦合动力效应。结果表明:本桥各项指标均满足规范要求,并留有适当的安全储备,具有良好的动力特性,列车通过桥梁时安全性和乘坐舒适性均满足要求。     

新型大跨铁路应急钢桁梁稳定性研究

采用Ansys建立128 m新型大跨铁路应急钢桁梁的计算模型,系统分析不同工况和非线性因素作用下的结构稳定性,探讨列车荷载、风荷载、温度、初始缺陷、几何非线性和材料非线性等因素对结构稳定性的影响.结果表明:不同荷载组合形式和分布形式下,结构稳定系数和失稳模态不同,主力作用下最低线弹性稳定系数为8.093,失稳形式为局部...     

高速铁路(110+208+110)m连续梁-钢管混凝土拱屈曲分析

以高速铁路桥梁比较方案(110+208+110) m连续梁-钢管混凝土拱组合结构桥为背景,探求几何非线性及几何-材料双重非线性对大跨度钢管混凝土拱屈曲失稳的影响程度,研究考虑上述非线性因素后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子的衰减系数。结合相关规范和文献,采用空间有限元软件CSIBridge,以钢管混凝土统一理论为材料本构模型建立全桥空间模型,对结构按实际作用荷载工况进行弹性及弹塑性屈曲分析。结果表明:材料非线性对钢管混凝土拱屈曲失稳的影响比几何非线性的影响大得多,考虑几何-材料双重非线性后钢管混凝土拱弹塑性屈曲因子衰减系数约为0.55。桥式方案中钢管混凝土拱弹性及弹塑性稳定系数均满足国家标准及行业标准要求。     

预应力混凝土桥梁施工控制结构分析计算方法

结合某预应力混凝土桥梁施工预拱度的求解问题,阐述了分阶段施工法中立模标高的计算原理及正装计算与倒装计算二者之间的关系,分析了与施工控制预拱度相关的影响因素,并根据预应力混凝土桥梁分阶段施工时的施工过程及特点,综合考虑施工过程中各种因素(包括新梁段的浇筑、预应力筋的张拉、混凝土的收缩徐变等)的影响,建立计算模型,运用有限元软件Midas和桥梁博士,采用正装和倒装分析方法计算出各施工阶段的挠度,进而得出各悬浇段的预拱度,为施工控制提供依据。     

非对称悬臂施工大跨度连续刚构桥设计研究

为降低边墩较高情况下的连续刚构桥边跨现浇段的施工难度,设计非对称悬臂施工方案以降低边跨现浇段的长度。分析非对称悬臂施工方案的孔跨布置及梁段划分,介绍该桥的预应力设计,建立考虑施工阶段的有限元模型,分析不对称悬臂施工阶段的梁体应力,并针对不对称悬臂施工梁段的预应力钢束进行不同锚固位置的对比分析,根据分析结果,选择合理的锚固位置。针对不对称悬臂施工对梁体累计位移的影响进行参数分析,根据分析结果,对施工过程中的线形控制重点提出建议。     

客运专线无砟轨道大跨度预应力混凝土T构墩梁固结处局部应力分析

大跨度预应力混凝土T构墩梁结合区域结构构造、预应力钢束布置和应力分布都比较复杂,是T构桥的关键部位。结合某客运专线70 m跨度的预应力混凝土T构的设计方案,利用有限元分析软件ANSYS对墩梁固结部位进行精细的有限元局部应力分析,得到施工阶段及运营阶段墩梁固结区的应力分布规律,以便指导工程的设计和施工。结果表明,该结构预应力配束合理,施工阶段及运营阶段应力均满足设计规范要求。