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。     

墩间系梁对双肢薄壁高墩连续刚构稳定性的影响

利用有限元软件Midas/Civil对双肢薄壁高墩连续刚构桥的最大悬臂状态和成桥运营状态进行稳定分析,并考虑日照温差和施工过程中的不平衡荷载以及静风荷载的影响,讨论墩间系梁道数及系梁位置对双肢薄壁高墩稳定性的影响。     

大跨度双肢薄壁墩连续刚构桥动力特性分析

对大跨度连续刚构桥在双肢薄壁墩和单肢空心墩两种结构形式下进行动力特性和地震响应分析,并将两种结构形式的计算结果做对比。结果表明:相对于单肢空心墩连续刚构桥,双肢薄壁墩连续刚构桥纵向刚度要小,结构体系柔性较好,可较好改善上、下部结构内力,但需以增加墩身轴力为前提。     

大跨连续刚构桥高墩有效计算长度研究

为研究大跨连续刚构桥的双肢薄壁高墩有效计算长度,以某三跨预应力混凝土连续刚构桥为工程背景,利用ANSYS建立其初始空间三维有限元模型,通过结构整体稳定分析得到构件临界荷载,再由欧拉公式反推桥墩有效计算长度。根据全桥失稳模态分析结果提出了双肢墩有效计算长度简化模型,据此对悬臂施工大跨度连续刚构桥的高墩有效计算长度进行了系统性研究。结果表明,施工和成桥阶段的高墩横桥向有效计算长度系数均可取值2.0;高墩纵桥向有效长度系数可根据本文提出的建议值查表插值取用。     

薄壁箱形高墩日照温度场及墩顶位移研究

薄壁空心墩在高墩大跨连续刚构桥中得到了广泛应用,日照作用下超高薄壁空心墩的墩顶偏位对于桥墩施工期和成桥后整体结构线形和受力产生不利影响。该文基于陕西省某特大桥180 m高薄壁空心墩,选取施工过程中8月28日至29日和10月11日至12日各24 h的温度场及墩顶位移测试数据,结合有限元分析方法对日照作用下超高薄壁空心墩温度场及墩顶位移随时间的变化规律进行研究。结果表明：南北墩壁温差受环境温度和昼夜温差影响较大,8月环境气温高,昼夜温差小,南北墩壁温差较小,墩顶偏位较小;10月环境气温低,昼夜温差大,南北墩壁温差较大,墩顶偏位大;墩顶位移与日照壁面温差变化规律一致;墩高达到180 m时,在8℃壁面温差下产生最大52.6 mm的墩顶位移。采用实体有限元法分析得到的墩顶位移和规范计算出的墩顶位移与实测值相比均吻合较好,具有较高的精度。     

单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩稳定性比较研究

为了对比单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩在不同荷载工况下的线弹性稳定性与非线性弹塑性稳定性,以吕梁环城高速公路机场2号大桥为工程背景,采用Ansys10.0软件建立有限元模型,研究了温度、风荷载、墩顶弯矩、汽车制动力、施工缺陷等因素对2类高墩初始几何缺陷的影响程度,分析了纵桥向、横桥向和双向初始几何缺陷对2类高墩稳定性的影响。研究结果表明:单肢箱形薄壁截面高墩的线弹性稳定性比双肢矩形薄壁截面高墩好;日照、风载、汽车制动力等因素对单、双肢薄壁高墩纵、横桥向位移影响并不相同;双向初始几何缺陷对结构的弹塑性稳定性影响最大,在相同的双向初始几何缺陷下,单肢箱形薄壁高墩稳定性系数的降幅比双肢矩形薄壁高墩大。     

PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化分析

针对PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数的优化,选取主要设计参数墩高、壁厚、双肢间距及跨径为研究对象,利用数值分析方法,应用桥梁专用有限元软件得到双薄壁墩两肢的内力和应力,基于主墩混凝土材料力学性能,根据应力安全系数确定最优结构参数,并依据既有实桥资料和计算数据,利用多元线性回归方法,拟合得到PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化的计算公式,所得回归公式可应用于双薄壁墩结构参数优化。     

高墩大跨连续刚构桥及其双肢薄壁高墩计算分析

该文结合山区、黄土地区合理桥型的选择,收集了国内外具代表性的高墩大跨连续刚构桥下部结构的数据资料,提出了双肢薄壁墩刚度更精确的计算图式,推导了计入几何非线性的墩顶水平位移计算公式、墩身合理刚度,并讨论了双肢中距与稳定性的关系。     

公路桥梁高墩施工阶段动力特性分析

以国道209线和林格尔至清水河一级公路贾家湾大桥单支空心薄壁高墩施工为背景,通过变分原理推导了结构动力学方程和以有限元为基础的有限自由度的运动微分方程组.借助大型有限元软件MIDAS,并根据单支空心薄壁墩施工过程,建立了空心薄壁墩施工阶段的动力特性有限元计算模型,通过13个模型的计算,分别得到了每一个模型的前5阶固有频率和振型.通过分析各模型的动力参数,找到了一些对单支空心薄壁墩施工的影响因素.     

不同桥墩形式对连续刚构桥抗震性能影响

采用大型通用有限元程序ANSYS对大跨度连续刚构桥进行三维地震动态时程分析,分析比较不同桥墩结构形式对连续刚构桥抗震性能的影响。分析结果表明:与采用双肢薄壁实心墩的刚构桥相比,采用双肢薄壁空心墩的刚构桥其位移反应更大,各构件轴力以及面内弯矩减小,而各构件的面外弯矩均增大。     

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。     

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。     

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。     

基于能量原理的双肢薄壁高墩稳定计算

基于能量原理,研究了双肢薄壁高墩在施工过程中的整体稳定问题。根据墩和连系梁之间的变形协调条件,导出了双肢薄壁高墩面内静力稳定系数的计算方法。算例分析表明,运用文中方法的计算结果与有限元计算结果吻合良好,但文中方法计算简便,因而更有实用价值。     

空心薄壁高墩横隔板设置条件中线弹性经验公式研究

从局部稳定角度出发,考虑空心薄壁高墩截面尺寸、墩高、初始缺陷等因素,利用ANSYS软件建立实体模型并对其进行有限元数值分析。拟合空心薄壁高墩局部稳定容许宽厚比修正经验公式,并将该经验公式计算结果作为是否需要设置横隔板的依据。     

连续刚构桥桥墩设计探讨

山区连续刚构桥超高墩、高低墩的运用越来越广泛。以云南某连续刚构桥为例，对其主墩设计进行探讨，采用有限元方法对桥墩整体稳定性进行计算，采用理论计算方法对高低墩刚度进行匹配。结果表明，桥墩整体稳定性好、刚度分配合理，可为同类桥墩设计提供参考。     

高墩大跨度连续刚构桥施工稳定性分析

对于高墩大跨度连续刚构桥,随着墩高的增加其施工难度将逐渐加大,施工过程中的安全问题,尤其是高墩带来的稳定性问题将逐渐凸显,对其进行施工阶段的稳定性分析十分必要。本文依托某高墩大跨连续刚构桥,结合其施工过程和结构体系特性建立有限元模型,对施工阶段不同荷载作用下的第一类及第二类稳定性进行分析以明确结构整体安全特性,可为同类桥梁的设计提供参考。     

双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析

根据双肢薄壁墩悬臂结构的形式以及自然风场的相关特性,对其三维脉动风场进行简化,基于Shinozuka's谐波合成法,模拟主梁及墩的脉动风场.通过对准定常气动模型进行双变量泰勒展开,引入空间梁单元的位移插值函数导出自激力的单元气动刚度矩阵和气动阻尼矩阵,采用ANSYS中自定义单元Matrix27来模拟结构受到的自激气动力,静风力和抖振力可以直接在AN-SYS中以荷载的形式输入,提出了一套在ANSYS中实现双肢薄壁墩连续刚构桥平衡悬臂施工阶段的抖振时域分析方法.对算例的计算分析显示:该方法计算结果与频域法结果基本一致,表明该方法的正确性和实用性;双肢薄壁墩悬臂结构的动力影响很明显.     

结构参数对高墩大跨空腹式连续刚构桥稳定性的影响

以高墩大跨空腹式连续刚构桥为研究对象,基于结构稳定性理论,采用有限元方法,分析了双薄壁墩双肢间距、内外壁坡度及薄壁连接墙设置高度的变化对桥梁结构稳定性的影响。研究结果表明:斜腿施工最大悬臂状态的稳定性好于主梁施工最大悬臂状态的稳定性;双薄壁墩双肢间距对纵桥向失稳模态有一定影响,而对横桥向失稳模态的影响很小;墩身外壁坡度对横桥向、纵桥向失稳模态影响较大,而墩身内壁外壁坡度对横桥向、纵桥向失稳模态影响较小;外壁坡度较小时,结构外荷载对失稳模态影响较大,外壁坡度较大时,结构自重对结构稳定性占主导地位;双薄壁连接墙主要影响纵桥向失稳模态。     

连续刚构桥单双薄壁墩地震响应的对比分析

单双薄壁墩是连续刚构桥桥墩常见的两种形式,论文对比研究了它们对高墩大跨弯连续刚构桥动力及地震响应的影响规律。以某座桥梁工程为背景,建立了空间有限元分析模型,分析了墩底固结和桩土共同作用两种工况下连续刚构桥的自振特性,在此基础上,利用线弹性的时程分析法,对两种桥墩形式下结构的地震响应进行了对比分析。结果表明,相同条件下采用双薄壁墩可以有效地减小主梁的弯矩响应和位移响应,降低墩底应力,所有这些都是以增大双薄壁墩底轴力为代价的。其研究成果可供桥梁初步设计及弹性抗震设计参考。