RC空心墩等效塑性铰长度理论模型的试验研究

既有等效塑性铰长度模型考虑了诸多因素的影响，但对塑性铰形成过程中纵筋拉伸漂移影响的关注不够，针对变截面空心墩塑性铰的研究也较少。为探讨变截面空心墩塑性变形特性，建立空心墩通用的塑性铰模型，在已有试验成果的基础上，开展了5个变截面圆端空心墩的拟静力试验。考虑变截面及墩底实心段的影响，假定了墩身曲率分布，给出了变截面圆端空心墩墩顶位移能力的计算方法；基于塑性位移等效原则，推导出考虑弯曲、纵筋拉伸漂移和黏结滑移影响的塑性铰长度待定参数模型，根据文献中7个等截面和本文变截面空心墩的试验结果，对待定参数进行标定，得到等截面和变截面空心墩等效塑性铰长度的统一模型，并采用另外6个试验结果验证了所给模型的适用性。研究结果表明：由于墩底实心段、倒角和墩身变截面的共同影响，变截面圆端空心墩塑性铰区整体上移，极限状态时钢筋拉断/屈曲及混凝土压溃主要集中在墩底空心倒角上缘附近；塑性铰长度随墩高L、截面宽度h、剪跨比λ和应变渗透参数(f_yd_b/√f'_c)近似呈线性变化；既有模型给出的等截面矩形空心墩塑性铰长度结果中，Priestley、李贵乾和韦旺的估值略高；所提模型的计算结果具有更高的精度和更小的离散性，适用于估算等截面和变截面空心墩的等效塑性铰长度。     

高墩连续刚构桥不同影响因素的地震响应分析

以某连续刚构桥为背景,建立了考虑主梁-桥墩-桩基-土层的有限元模型,分析了地震荷载作用下桥墩高度、桥墩截面、双肢薄壁墩间距等影响因素对桥梁典型截面内力及变形的影响。结果表明:在桥墩高度为60~65 m范围内,中墩顺桥向剪力基本稳定,不再随桥墩高度的增加而递减;桥墩高度的增加增大了梁体脱落的风险,桥墩高度为100 m时梁体中跨跨中截面顺桥向与横桥向位移达到139.1,97.5 mm;从抗震角度分析,圆形截面桥墩对位移影响较大,空心矩形桥墩截面与实心矩形桥墩截面形式对墩顶内力的影响不大,故空心墩较节约材料;对于文中连续刚构桥,合理的双肢薄壁墩间距能有效降低墩顶受力与梁体位移,能有效提高地震作用下的安全系数。     

桥墩结构形式对小花沟连续刚构桥高墩稳定性影响分析

利用有限元对小花沟连续刚构桥最高墩的三种桥墩设计方案进行了稳定分析,所用的三种墩身方案分别为:上部为双薄壁、下部为单薄壁空心墩的组合式桥墩,单薄壁空心墩且左右幅桥墩间设置两道横撑,单薄壁空心墩且左右幅桥墩间仅设置一道横撑.分析中考虑几何非线性和材料非线性对稳定性的影响.结果表明,在上部构造及墩高不变的情况下,上部为双薄...     

考虑桩土作用的高墩大跨连续结构几何非线性效应分析

在迅速崛起的西部高原山区高墩大跨桥梁多以百米左右的高墩大跨连续刚构桥为主,其几何非线性问题变得越来越重要。为了研究桩土作用下该结构的几何非线性效应,以西部某高墩大跨连续刚构桥为依托工程,利用大型有限元软件进行了考虑桩土效应的几何非线性施工全过程模拟。对比分析了该类型桥梁在桩土作用下几何非线性效应对结构应力和位移在施工阶段及成桥后的影响程度,并研究了不同墩高情况下几何非线性效应对该类型桥梁的变形及结构内力的影响规律。分析结果表明:几何非线性效应对主梁断面顶、底板应力的影响随着悬臂长度的增加而逐渐增大;考虑比不考虑几何非线性效应的主梁竖向位移值小,且位移曲线平顺连续;几何非线性效应对主梁弯矩和主墩剪力影响较大,且剪力分布的非线性随墩身高度的增加而明显,呈先增大后减小的现象;几何非线性效应对边跨主梁弯矩的影响效应随墩高的增加而减小,对墩顶及中跨主梁弯矩的影响随墩高的增加而增大。为了更好地控制结构应力及线形,建议高墩大跨连续结构在设计及施工控制中应着重计入几何非线性效应的影响。     

矩形空心墩等效塑性铰模型

为准确计算矩形空心墩变形能力,基于弯曲、剪切和纵筋滑移三分量变形模型分析影响有效刚度和等效塑性铰长度的主要因素。通过考虑剪切变形的贡献引入空心率的影响,确定计算有效刚度和等效塑性铰长度的公式形式。通过对48根发生弯曲破坏的矩形空心墩拟静力试验结果进行回归分析,分别标定出有效刚度和等效塑性铰长度计算公式中的参数。利用基于建议公式的等效塑性铰模型计算矩形空心墩荷载-位移骨架曲线,并与另外3根试件的试验结果进行比较。基于48根矩形空心墩拟静力试验结果,对各国规范关于有效刚度和等效塑性铰长度的计算公式进行评估。研究结果表明：矩形空心墩有效刚度随轴压比、纵筋率和剪跨比的增大而增大,随d_bf_y/（L·f_c）和空心率的增大而减小;等效塑性铰长度随墩高、截面高度、纵筋率、空心率及d_bf_y/f_c的增大而增大;利用基于建议公式的等效塑性铰模型得到的矩形空心墩荷载-位移骨架曲线与试验结果吻合较好;各国规范关于有效刚度和等效塑性铰长度的计算公式对矩形空心墩试验结果的估计均偏于不安全,建议公式具有更高的精度和更小的离散性。     

高桥墩几何非线性分析的能量法

考虑地基弹性变形影响，用能量法对高桥墩进行几何非线性分析，在基础弹性约束下，墩身的形函数用墩自身弹性变形与基础平，转动产生的刚体位移之和来构造，算例计算结果表明，对弹性地基高桥墩的设计计算，几何非线性及地基弹性变位的影响均不可忽视。     

半柔半刚性桥墩非线性稳定性分析

以清(远)连(州)一级公路升级改造工程项目中的杜步1号高架桥为背景,介绍了双薄壁墩与单空心薄壁墩的组合桥墩在大跨径连续刚构桥中的应用;并考虑几何非线性影响,对杜步1号高架桥进行了两类稳定性分析。     

样条加权残值配点法分析大跨度钢筋混凝土无铰拱内力的几何非线性影响

我国对混凝土拱结构,目前一般按线性理论计算内力。随着跨径的增大,内力计算应考虑非线性的影响。本文利用样条函数良好的逼近性和紧凑性,运用样条加权残值配点法,以三次B样条函数作为试函数,对大跨度拱结构,推出了考虑几何非线性影响时的内力分析方法。用该法进行12个配点的计算结果,达到用有限差分法48个配点的计算精度,比有限元法程序简单,收敛更快。各种类型荷载作用下的拱结构,对荷载的处理用该法比较简单。本文从抛物线等截面拱结构出发导出的计算方法,稍加修改亦适用于变截面悬链线拱内力的非线性分析。     

施工缺陷对等截面薄壁空心墩壁板宽厚比影响研究

为研究施工缺陷对等截面薄壁空心墩截面构造的影响,将薄壁空心墩简化为不同边界条件的中心压杆,引入初偏心δ作为施工缺陷,计算初偏心影响下的中心压杆失稳临界应力。将薄壁空心墩视为弹性薄板组成的构件,计算受压壁板的局部屈曲临界应力;以整体稳定临界应力小于局部屈曲临界应力为控制条件,推导初偏心作用下薄壁空心墩受压壁板应满足的临界宽厚比(临界厚度)计算公式,并通过算例和有限元分析对文中推导的公式进行了验证。结果表明:采用文中公式计算已知板宽的临界厚度,精度满足工程要求,可供设计过程中拟定空心薄壁墩构造参考。     

双薄壁墩连续刚构桥地震反应影响参数分析

为探讨双薄壁墩几何参数对矮墩连续刚构桥地震反应的影响,以某(60+100+60)m连续刚构桥(墩高15m)为依托,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用反应谱法及非线性时程反应法,分析双薄壁墩壁厚和双肢中心距对该桥动力特性和地震反应的影响规律。结果表明:双薄壁墩的壁厚和双肢中心距对连续刚构桥的各阶振型基本没有影响;桥梁1~5阶自振频率随壁厚的增加逐渐增大,2~5阶自振频率随双肢中心距的增加逐渐增大;随着壁厚增大,桥墩控制截面内力显著增大,双肢中心距对桥墩内力影响较小;墩顶、墩底截面的塑性转角和墩顶纵向位移随壁厚的增加明显减小,双肢中心距对截面塑性转角和墩顶纵向位移的影响很小。     

薄壁空心高墩的设计与分析

薄壁空心高墩适用于多种复杂地势,且具有相当的柔性,可较好应对上部结构变形。与此同时,其空心结构可极大减少工程用料和自身重量,在高墩桥梁中应用广泛。本文运用ANSYS软件建立了墩身空间梁单元模型,同时考虑温度效应影响,分析薄壁空心高墩几何非线性特性的考虑与否所导致墩顶位移及墩底弯矩变化情况。本文为薄壁空心高墩在设计过程中的结构安全控制奠定了一定的基础,可供同型桥梁参考借鉴。     

某高墩大跨连续刚构桥主墩优化设计研究

选择合理的桥墩型式是降低高墩大跨连续刚构桥造价的有效措施。以瓦厂特大桥的设计为背景,将原设计主墩采用的组合墩墩型,优化成单肢空心薄壁墩,通过建立各墩型的空间有限元模型,进行对比分析。结果表明：两种主墩墩型的梁部应力水平相当;单肢空心墩稳定性优于组合墩;在最大双悬臂施工状态下,采用单肢空心薄壁墩强度安全系数较组合墩小,但成桥后安全系数相当;采用单肢空心薄壁墩经济性优于组合墩,能大幅节省造价,在施工质量与工期方面具有明显的优势。研究结果可为今后山区同类的桥梁提供一定的借鉴和参考意义。     

酉水大桥大跨度连续箱梁桥斜交高墩几何非线性效应与稳定性分析

以湖南省张花高速公路酉水大桥（80m＋145in＋80m）大跨度悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,运用ANSYS软件建立主桥斜交高墩的三维实体模型,分析了斜交高墩几何非线性效应下的变形、应力及多重非线性作用下的屈曲问题,并且对比分析了不同斜交角度情况下,桥墩非线性屈曲临界荷载的变化情况。分析结果表明：桥墩在考虑几何非线性条件下的整体变形、应力的绝对值都呈增大趋势,墩顶位移增大3．36％,最大拉应力增大3．62％,压应力减小4．27％,可供斜交高墩受力计算分析参考;桥墩特征值屈曲荷载临界值在几何非线性下比线性解小,在考虑材料、几何双重非线性效应下远小于仅考虑几何非线性效应及线性解,此结论对高桥墩几何非线性条件下承载力分析有重要参考意义;斜交角度从0°到90°变化,桥墩的非线性屈曲临界荷载由大变小再变大,在45°时出现极小值,对斜交高墩桥梁的斜交角度设计有重要指导意义。     

温度对空心薄壁高墩稳定性影响研究

以内蒙古G209线贾家湾大桥空心薄壁高墩为例,采用大型有限元软件MIDAS建立了有限元模型,并对其进行了4种不同温度工况下的线弹性和几何非线性稳定性分析,得到了考虑几何非线性影响的稳定性分析结果比线弹性情况低,且同一温度荷载作用下高墩的顺桥向较横桥向更容易失稳,故施工中有必要增加贾家湾大桥顺桥向的刚度。     

薄壁空心板纵向裂缝的畸变分析与试验研究

针对某跨海大桥空心板板底出现有规律的纵向裂缝,运用薄壁结构理论对薄壁空心板进行畸变分析,结合能量法和有限条法计算活载作用下薄壁空心板的畸变应力,并对现行空心板标准图的畸变进行了验算,同时进行了现场荷载试验,理论分析结果和试验结果证明薄壁结构的畸变效应是导致空心板板底出现纵向裂缝的主要原因。     

高墩大跨径弯连续刚构桥梁空间非线性稳定分析

在高墩大跨弯连续刚构桥梁的设计与施工中,结构稳定性非常重要。本文分别考虑结构的几何非线性和材料非线性力学特征,对高墩大跨弯连续刚构桥梁的结构稳定性进行详细的数值分析,并与线弹性的计算结果进行对比。结果表明:弯连续刚构桥梁的稳定问题已经转化为考虑结构材料屈服强度的极限承载力问题,同时几何非线性对稳定的影响亦不能忽略。     

薄壁空心墩底座高强大体积混凝土温控计算研究

以薄壁空心墩底座高强大体积混凝土为研究对象,采用计算机有限元程序模拟计算不同施工情况下混凝土内部的温度和应力,研究不同施工情况下混凝土的抗裂安全系数,为实际施工中防止混凝土产生温度裂缝提供理论依据。     

具有初始缺陷的薄壁高墩稳定性研究

针对有初始缺陷的薄壁高墩大跨径连续刚构桥在施工阶段的稳定性问题展开研究,以沪蓉西高速公路宜恩段野三河大桥为工程背景,采用一致缺陷模态法,以桥墩的一阶屈曲模态为基础,计算分析单肢薄壁高墩分别在具有单向和双向初始几何缺陷时的稳定承载能力,得出初始几何缺陷对高墩稳定性的影响规律,发现纵桥向的初始几何缺陷较横桥向对稳定承载力的影响更大;当引入双向初始几何缺陷时,单肢薄壁高墩的稳定承载力较仅含单向初始几何缺陷时迅速下降。在对含初始几何缺陷薄壁高墩稳定承载力计算结果进行总结的基础上,对山区高墩垂直度控制给出参考建议,研究了局部材料缺陷对高墩稳定性的影响效应,找出局部材料缺陷出现的最不利位置。研究成果可为具有初始缺陷的桥墩稳定性研究提供参考。     

预制节段拼装桥墩抗震性能研究现状

节段拼装桥墩结构在中、强震区的结构性能研究尚未成熟,即使在欧美国家,这种优良结构形式的大量应用还仅限于非抗震设防区域或低抗震设防区域。我国跨海大桥近年来频繁应用预制拼装桥墩,其抗震安全性研究与试验亟需开展。对预制节段拼装桥墩的抗震研究现状和发展趋势进行阐述,指出开展湿接头空心薄壁节段拼装桥墩的抗震试验研究必要性,并对自密实钢纤维混凝土应用于节段拼装墩的研究现状进行简述。