独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥抗震性能研究

【目的】研究独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥的抗震性能,并探明非对称结构地震响应的差异。【方法】以长沙香炉洲大桥西汊航道桥为依托,采用MidasCivil软件建立非对称钢-混混合梁斜拉桥全桥有限元模型,分别采用反应谱法和非线性时程分析法对其进行地震响应分析,并重点研究了结构非对称性对斜拉桥辅助墩、过渡墩及其桩基抗震性能的影响。【结果】独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥的动力特性和地震响应规律呈现出明显的非对称性,非对称布置的两过渡墩和两辅助墩在地震作用下的内力响应存在较大差异,结构的非对称性对横向地震更加敏感,在抗震设计时应予以重视;除两过渡墩桩基外,长沙香炉洲大桥按照静力计算设计的结构尺寸及配筋形式均能满足各工况地震作用下的抗震性能目标;塔身、墩身在横向+竖向地震作用下的安全储备均大于纵向+竖向地震的,桩基在横向+竖向地震作用下的安全储备几乎都小于纵向+竖向地震的;受结构非对称性的影响,边跨的27#过渡墩桩基总是先于主跨的31#过渡墩桩基发生破坏;在横向地震作用下,受群桩承台影响横向各排桩基地震轴力有较大差异。【结论】从经济性和抗震合理性角度出发,应对独塔非对称钢-混混合梁斜拉桥进行差异化的抗震设计,研究成果可为非对称斜拉桥及其他非对称桥梁结构的抗震设计提供有益参考。

山区非等高三塔斜拉桥纵向抗震约束体系研究

为确定山区非等高三塔斜拉桥合理的纵向抗震约束体系,以平塘特大桥为研究背景,采用非线性时程分析法进行研究。基于结构纵向地震反应,通过对比不同约束体系在地震作用下的响应,选取较为合理的纵向约束体系;通过在两边塔处设置液体黏滞阻尼器来减小结构的地震响应,并进行液体黏滞阻尼器参数敏感性分析,选取较为合理的阻尼器参数;在此基础上,通过对存在塔高差异的两边塔采用不同参数的液体黏滞阻尼器,进一步优化结构受力和位移。研究结果表明:在两边塔处设置液体黏滞阻尼器可以显著减小纵向地震作用下结构的内力和位移;通过两边塔采用不同参数的液体黏滞阻尼器,可以使三主塔所受内力均较小,且边塔可以更好地分担中塔受力。

平塘特大桥主桥抗震性能研究

平塘特大桥主桥为(249.5+550+550+249.5)m三塔双索面钢-混叠合梁斜拉桥。15号塔(边塔)、16号塔(中塔)、17号塔(边塔)分别高320,328,298m。该桥位于山区,桥址处为地震区,为了解地震作用对桥塔内力和桥塔、主梁位移的影响,采用SAP2000软件建立有限元模型,分别采用反应谱法和非线性时程分析法对其进行地震反应分析,并分析塔高差异对抗震性能的影响。结果表明:在地震作用下,中塔的塔底弯矩和塔顶位移大于边塔的塔底弯矩和塔顶位移;对于2座边塔,较高的15号塔的塔底弯矩及塔顶位移更大;主梁的纵向振动与横向振动基本不耦合,相对于纵向地震,主梁的竖向位移受横向地震的影响更大;2种方法的计算结果接近,但非线性时程分析考虑了支座的非线性,建议采用时程分析结果作为抗震设计的依据。

基于弹性拉索的超高墩三塔斜拉桥减震效果研究

为探究超高墩三塔斜拉桥在弹性拉索装置下的减震效果,首先利用SAP2000建立了考虑支座非线性和拉索几何非线性的三维有限元模型;其次基于弹性拉索装置,研究了弹性拉索刚度对三塔斜拉桥地震响应的影响;最后基于数值分析结果并结合某三塔斜拉桥实际工程提出3种减震方案。研究表明:在两边塔塔梁结合处设置弹性拉索可显著减小桥梁在地震作用下的内力和位移响应;提出的方案1(两边塔单根弹性索均为50股,单股刚度均为12000kN/m)、方案2(两边塔单根弹性索均为100股,单股刚度均为10000kN/m)和方案3(15#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度10000kN/m;17#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度为16000kN/m)相较于无弹性索状态,均可有效降低主塔塔底弯矩、塔底剪力、塔顶位移及主梁纵向位移;相较于方案1,方案2和方案3是更优方案。

洞庭湖区高速公路中小跨径桥梁PHC管桩标准化设计及试验研究

以洞庭湖区某高速公路中小跨径桥梁为工程背景,在结构计算、经济性、节能减排效益等方面系统地研究PHC管桩在湖区高速公路中小跨径桥梁中的标准化设计及应用,并开展PHC管桩现场堆载及自平衡试验,验证研究成果的可靠性。研究结果表明,采用PHC管桩设计方案,结构桩身强度、刚度均满足设计及规范要求;根据桩长缩短比例测算,PHC管桩方案比常规钻孔灌注桩方案可节约造价22%左右,可减少碳排放量32%左右。现场试桩试验表明,洞庭湖地区圆砾石持力层的PHC管桩为端承摩擦型桩。试验结果验证了PHC管桩在洞庭湖区地质条件下的适用性,研究形成的标准化设计方法及质量检验要求可为PHC管桩在同类型桥梁中的推广使用提供参考。

洞庭湖区高速公路桥梁PHC管桩适应性研究

为践行“绿色公路”的发展理念,减少桥梁基础施工对洞庭湖区生态环境的破坏,以位于洞庭湖区的湖南省首个装配式桥梁基础工程——伍市至益阳高速公路中小跨径桥梁为依托,提出了桥梁PHC管桩设计方案。为验证高速公路桥梁PHC管桩对于洞庭湖区地质条件的适应性,在3个工点进行了6根PHC管桩锤击沉桩工艺试验,分别采用堆载试验法和自平衡试验法对PHC管桩的竖向承载力特性进行了研究,并将现场试验结果与两种理论公式的计算结果进行了对比分析。结果表明:PHC管桩锤击沉桩工艺对洞庭湖区地质条件具有良好的适应性;PHC管桩试桩在加载破坏之前,沉降变形随着桩顶荷载的增大而增大,近似呈线性发展趋势;PHC管桩试桩加载至破坏时,桩顶沉降量急剧增大,呈现出典型的摩擦桩刺入破坏模式;PHC管桩能有效发挥桩端承载力,平均端阻力约占竖向承载力的31%,为典型的端承摩擦型桩;分布式光纤监测结果显示各土层PHC管桩侧摩阻力发挥良好,由于PHC管桩沉桩过程中会产生挤土效应,各土层实测侧摩阻力均明显高于地勘报告建议值;PHC管桩单桩竖向承载力试验值与《建筑桩基技术规范》的计算结果吻合良好,同时可保证有一定的安全系数。