玛多7.4级地震野马滩大桥桥台纵桥向破坏机理分析

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台相互作用的分布式p-y弹簧修正模型;(2)可识别背墙弯曲、剪切或弯-剪多种破坏模式的背墙非线性梁柱单元-墙底非线性剪切单元串联模型;(3)土-搭板和土-翼墙摩擦弹簧;(4)基于分布式间隙单元的可捕捉地震中主梁与背墙接触位置变化的Pushover加载模式,从而实现了桥台纵桥向地震损伤破坏全过程模拟。结果表明:野马滩桥台在水平地震作用下,背墙底截面先发生屈服,随后背墙剪力达到抗剪能力峰值,桥台整体水平承载力开始退化,直至背墙底完全剪断,而桩基础并不发生明显损伤。总体而言,桥台破坏模式为背墙弯-剪破坏,数值分析结果与桥台实际震害相符。

城市桥梁采用大跨径桥台跨越地铁设计方案研究

为研究改善大跨径桥台跨越地铁结构受力大的情况,以广州市黄埔区某大桥为工程背景,通过对预应力混凝土空心桥台设计方案和新型钢筋混凝土拱形桥台设计方案进行了结构受力计算分析,论证了两种桥台设计方案的安全性及合理性。计算结果表明,两种桥台设计方案都能够较好地满足结构受力要求,其中预应力混凝土空心桥台方案可在施工过程中采用台帽与桩基先铰接后固结的施工工艺来释放一部分桩顶附加弯矩,以达到更好的结构受力效果。相比较而言,新型钢筋混凝土拱形桥台设计方案的施工工艺相对简单,结构耐久性相对较好,后期养护难度相对较小。因此,推荐采用新型钢筋混凝土拱形桥台设计方案。

基于原型监测的分离式加筋土桥台工作性能数值分析

依托明巢高速公路分离式加筋土桥台工程原型监测,用FLAC2D软件建立桥台数值模型,并将数值模拟得到的桥台受力及变形情况与桥台原型监测结果进行对比验证.考虑到填料类型及其压实工序与填料力学性能的相关性,模拟分析了填料内摩擦角对加筋土桥台工作性能的影响.结果表明:随着填料内摩擦角的增大,分离式桥台的水平土压力和竖向土压力都有所减少,并且竖向位移、水平位移及筋材应变也有所减少;当填料内摩擦角增大到一定程度时,其对承载性能的优化作用有所减少;工程中选取加筋土填料时,根据现场施工情况确定填料的内摩擦角,并权衡工作性能及经济效益,做出合理的选择.

嵌入既有桥台锥坡偏压基坑变形特性研究

新建大桥墩柱紧邻既有大桥桥台锥坡,墩柱承台基坑嵌入既有桥台锥坡形成偏压基坑,为研究嵌入桥台锥坡偏压基坑的变形特性,研究基于济南黄河大桥扩建项目墩柱承台基坑支护工程进行了分析,结果表明:增强偏压侧围护结构刚度,合理确定拆撑方案,提高承台基坑回填强度,避免桥台锥坡变形。

承重式加筋土桥台工程计算分析与应用

承重式加筋土桥台能够直接支撑桥梁和汽车荷载,具备独立承载竖向荷载的能力,可明显减少桥台与台背填土的差异沉降,能有效控制桥头跳车;但其工程计算分析方法不完善,在国内也缺乏工程经验,因此工程推广应用存在一定的困难。文章介绍了承重式加筋土桥台的特点,并探讨其工程计算分析的内容及方法,包括加筋复合体的内部稳定性和外部稳定性、加筋复合体承载力和帽梁水平稳定性以及沉降的计算分析方法;并以湖北省襄阳市207国道改建工程项目中某单孔简支小桥承重式加筋土桥台设计为例,重点论述该类桥台设计方法及结构验算情况,为承重式加筋土桥台的工程应用提供借鉴。

土工合成材料加筋土桥台极限承载力的离心载荷试验

土工合成材料加筋土(geosynthetic-reinforced soil,简称GRS)桥台是桥梁工程的承重结构,对其极限承载力还缺乏清晰的认识。在平面应变条件下开展了5组GRS桥台离心载荷试验,研究了筋材强度、承载区缩进距离和宽度对GRS桥台极限承载力以及破坏模式的影响。试验结果表明,筋材强度对GRS桥台极限承载力影响显著,采用高强度筋材的GRS桥台在加载过程中始终保持稳定。采用低强度筋材的GRS桥台的极限承载力随承载区缩进距离增加而增大,但其增长趋势出现衰减;随承载区域宽度增加,极限承载力降低;现行的半经验半理论公式显著低估了GRS桥台的极限承载力。从试验中和模型拆除后观察,GRS桥台破坏面均从承压区域后缘开始发育,随后向面层方向倾斜向下延伸至约1/2桥台高度处终止;但承载区缩进距离和宽度会影响破坏面的形态和位置。现有方法不能准确地预测GRS桥台破坏面底部终点的位置以及在承载区域下方的形态。增大承载区缩进距离和宽度使得各层筋材应变峰值的位置向桥台内部移动。桥台临空面的存在使得筋材的应变集中于靠近临空面一侧。

基于振动台试验的加筋土柔性桥台抗震设计参数取值方法对比分析

目前土工合成材料加筋土柔性桥台(GRS桥台)在静力荷载作用下的设计、施工已有标准化的技术指南,但对于GRS桥台的抗震设计方法,只有一些原则性和框架性的建议,没有具体参数的取值方法,需要进一步完善。首先对国内、外相关规范或标准中关于加筋土挡墙抗震设计参数取值的方法进行列表汇总与比较,定性地分析其异同。在此基础上,结合1g重力场下的振动台缩尺模型试验监测数据,通过试验实测值与规范取值的对比,检验现有加筋土挡墙抗震设计参数取值方法对GRS桥台的适用性,并提出相关建议。研究结果表明:GRS桥台产生较大变形的临界加速度至少为0.6g,大于一般加筋土挡墙的0.3g~0.4g;在达到临界加速度(0.6g)之前,GRS桥台基本不受损伤且侧向变形增量不超过0.5%,因此建议GRS桥台的抗震设计按桥台侧向变形增量不超过0.5%进行控制。在此前提条件下,国外NCMA、FHWA和AASHTO规范对于水平地震系数的取值方法基本适用于GRS桥台,可用于GRS桥台整体外部稳定性的验算;对于GRS桥台面层顶部局部稳定性的验算,则需借鉴国内公路规范的理念,进一步研究提出更为合理的加速度放大系数取值方法。NCMA规范关于筋材轴力动力增量的取值方法适用于GRS桥台,且在设计上偏于安全;FHWA和AASHTO规范的方法则需修正后才能使用。

锚定板浅基础桥台抗震性能参数影响分析

基于浅基础桥台震后调查得到的破坏特点,参考锚定板挡土墙,设计出一种锚定板浅基础桥台。通过拟静力试验与有限元软件ABAQUS研究其抗震性能,探讨钢绞线直径、锚定板布置类型、锚定板面积与台背面积比值、台背填土弹性模量和钢绞线长度变化对结构抗震性能的影响规律。结果表明:有锚定板参与时桥台承载能力有明显提升,耗能能力增强;结构破坏主要由土体失效与钢绞线断裂引起,桥台与锚定板未发生破坏;在一定范围内增大钢绞线直径可以显著提升结构的承载能力,减缓刚度退化;提升台背填土弹性模量可以增加桥台承载能力;锚定板布置方式的改变基本不影响桥台承载能力;锚定板面积与台背面积比值较大时结构初始承载能力较强,但后期刚度退化较快;满足设计要求后钢绞线的长度不宜过大。

包裹式加筋土桥台结构性能现场试验研究

为探究包裹式加筋土桥台结构性能,依托安徽省明(光)巢(湖)高速公路包裹式加筋土桥台项目,进行现场原位监测。通过工后330 d的现场监测,研究了包裹式加筋土桥台面板后水平土压力、桩侧水平土压力、面板水平位移、面板沉降,以及土工格栅应变等分布和变化规律,同时探讨了绕桩格栅截断对面板后水平土压力分布的影响。结果表明:面板后水平土压力沿墙高呈非线性分布,面板中部水平土压力大于其他位置,同时墙趾约束会使底部水平土压力逐渐增大,格栅绕桩截断对面板后水平土压力未造成显著影响;桩侧水平土压力沿高度呈近线性分布,盖梁的存在会使桩侧上部水平土压力偏小;面板水平位移和沉降在工后150~180 d内达到稳定状态,最大变形值均出现在道路中线附近;墙背土工格栅应变随墙高呈非线性分布,随桥台运营时间出现收缩现象。总体上,包裹式加筋土桥台在工后较为稳定,服役期间的监测数据可为今后类似工程设计施工提供参考。

地震与墙顶荷载作用下加筋桥台稳定性极限分析

与传统桥台相比,加筋桥台结构轻便、造价经济、抗震性能优越,然而国内规范缺少针对地震与墙顶荷载共同作用下加筋桥台稳定性的计算方法。基于极限分析上限定理,本文对地震与墙顶荷载同时作用下整体式面板加筋桥台的安全系数进行计算分析,研究地震加速度系数、筋材强度与间距、墙顶荷载等因素对加筋桥台稳定性的影响。结果表明:墙顶荷载作用下,水平地震加速度系数由0增大到0.4时,安全系数降低约10%。竖向地震惯性力向下时安全系数小于向上时的安全系数;安全系数随筋材竖向间距的增大而减小,当筋材竖向间距小于墙高的5%时减小趋势明显;当筋材长度超过墙高的70%后,长度对安全系数的影响减弱,仅当筋材设计强度超过20 kN/m、筋材竖向间距小于0.2 m时安全系数出现增大趋势;安全系数随墙顶荷载的增大呈倒V形分布,当墙顶荷载为2倍墙体自重时安全系数取得最大值。

多年冻土区铁路桥台-路基水热力耦合数值分析

为研究多年冻土区铁路桥梁桥台冻胀倾斜病害的形成机理,并分析其变形规律,针对这一病害建立桥台-路基有限元模型,分析桥台后路基温度场特征及桥台冻胀倾斜规律。基于非饱和土渗流和热传导理论,联立冻土水热微分方程,并使用含冰量计算变形场从而实现水热力三场耦合。利用COMSOL软件建立三维桥台-路基水热力耦合模型,通过室内冻融试验验证该模型的有效性。最后以某多年冻土区铁路桥台为例,对桥台后路基未来30年间冻土上限、桥台冻胀倾斜展开研究分析。结果表明:在未来30年桥台后路基多年冻土上限呈现持续下降趋势,但桥台横截面冷空气的持续输入影响了路基不同位置处的冻土上限下降深度。在距离桥台4 m处路基多年冻土上限阳坡坡脚未来30年下降0.99 m、路基中心处下降0.92 m。在距桥台16 m处路基冻土上限阳坡坡脚未来30年下降1.6 m、路基中心下降1.81 m。在未来30年间,桥台后路基持续发生差异性水平冻胀,顶端累计水平位移155.6 mm、底端累计位移23.6 mm,桥台整体发生倾斜。

丹江口水库特大桥地锚式桥台设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,1号、4号桥台采用地锚式设计。基于桥台规模限制及结构耐久性考虑,地锚式桥台创新采用了空腔式箱形台身结构(由底板、墙身、盖板和锚台段主梁等组成)。桥台全长45.8 m、顶宽31.6 m,共设置18个空腔,采用矩形扩大基础。为实现传力平顺,地锚式桥台台梁过渡段台身采用肋墙式构造;为降低桥台整体应力水平、提升桥台的抗裂性能,在台身侧墙设置竖向预应力;为增强1号桥台的抗滑稳定性,在台身侧墙设置CFRP岩土锚杆,锚杆锚入中风化基岩。采用有限元法对地锚式桥台构造的受力性能及抗滑稳定性进行验证,结果表明:桥台总体应力分布均匀,台梁过渡段应力过渡平顺,桥台纵、横隔墙应力以压应力为主,并且关键部位有一定的压应力储备;1号桥台设置CFRP岩土锚杆后其抗滑稳定系数提升了20%以上。

山区桥梁横向陡坡段桥台处地质勘察设计要点

山区桥梁横向陡坡段桥台处地质勘察设计是桥梁工程中至关重要的环节之一。本文通过对山区桥梁横向陡坡段桥台处地质勘察设计的深入研究,总结了一系列关键要点,以此来确保桥梁在山区横向陡坡段桥台处具有稳定性和可靠性。

大体积桥台分层浇筑水化热效应分析

以贵州省小乌江大桥桥台施工为背景,采用有限元软件midas FEA建立桥台施工仿真模型,考虑桥台内外部各种边界条件以及热荷载,针对水化热施工阶段模拟了桥台分层浇筑施工的过程,对大体积桥台分层浇筑的水化热效应进行研究。得出以下结论:分层浇筑的间隔时间对桥台施工中的最高温度影响不大,三种浇筑工况下(间隔3、4、5 d),桥台内部升温过程中最高温度仅相差0.8℃和1.2℃;间隔时间较长的施工工况,表面应力反而稍大,三种工况下桥台最大应力分别是1.77、1.95、2.01 MPa。

新型高填方桥台设计研究

在台后填方高度超过10 m且台前无法放坡的高填方地形路段,桥台需要能抵抗台后较大的土压力,具有较大的竖向承载力和水平承载力且能克服台后填土较大的不均匀沉降,而传统桥台类型难以满足上述需求。为此,以某台后填方为10.6 m的跨站前广场桥为例,提出在台身后设置箱室,并在纵桥向采用3排桩基的箱型桥台方案;同时根据桥梁总体布置,对该新型高填方桥台进行了构造设计并采用有限元软件计算验证该桥台结构的可行性。结果表明:新型高填方桥台各力学性能指标均满足规范要求,能够适用于台后高填方的地形,台前无需放坡即可保证桥下站前广场的通行空间。

桥台台背路基特点及处理关键技术

对桥台台背路基的特点进行分析,探讨桥台路基的常见病害,如桥头跳车,桥台产生水平位移、弯曲、开裂等病害,并分析其原因,提出优选适宜填料、优化碾压顺序、严格控制回填压实工艺、合理设置桥头搭板等桥台路基处理关键技术措施。

边坡效应对桥台桩基础力学行为影响分析

为研究考虑边坡效应后桥台桩基础的受力状态,以位于黄土高边坡的某桥台为例,采用ANSYS软件建立了包含边坡、桥台和桩基的三维非线性整体仿真模型,在此基础上分析了该体系可承受的极限恒载,以及结构的整体变形、塑性应变、桩基的位移和受力特性,并讨论了桩顶位移随荷载增量的变化。研究结果表明,该边坡-桥台-桩基体系可承受的最大恒载约为1.6倍的设计荷载;桥台最大水平和竖向位移分别为8.14mm、25.6mm;边坡土体的塑性应变区包含承台两侧和桩基底部的土体两部分;1.6倍的设计荷载下桩基最大竖向位移为24.8mm,且纵向、竖向位移随荷载增量均呈现一定非线性特点;桩身竖向最大应力可达5.2MPa。

某陡坡段桥台加固方案设计

以某陡坡段桥台为例,介绍了桥梁由于施工控制不当所产生问题。结合现场实际情况及结构受力特点,深入分析并选取合理的加固方案,并总结了陡坡段桥台在设计及施工中应注意的问题,为类似工程项目提供参考经验。

桥台加固改造中的整体顶升施工技术

基于广州某跨涌桥梁改造工程案例,着重从桥梁顶升安全和桥台改造质量控制进行了深入探讨。阐述桥台改造过程中顶升系统安全稳定的保障措施,包括优化顶升施工方案、合理设计临时支撑体系、以及基于智慧监测系统的安全监测措施;然后提出对桥台结构施工、新旧桥台结构连接等质量控制的内容与注意事项。并总结顶升过程监测、支撑体系与承台受力分析、重点安全事项等内容,以期为后续类似工程提供参考。

祁家黄河大桥桥台病害原因及处治措施

本文通过对G568线祁家黄河大桥U型桥台出现的贯通裂缝、侧墙外倾、桥台搭板沉降、搭板侧伸缩缝翘起等病害的相关成因分析,对症制定合理的处治措施,来实现U型桥台相关病害的高质量处治,内容仅供参考。