内嵌加劲耗能钢板的箱形钢墩柱拟静力试验及数值分析

地震作用下钢桥墩根部易发生屈曲破坏且震后难以快速修复。基于可恢复功能理念与钢桥墩的受力特征,提出一种具备震后易恢复功能的新型箱型钢桥墩。此新型桥墩通过设置可更换的加劲耗能壁板以增强结构的耗能与变形能力,且震后能够快捷更换受损的耗能壁板以恢复桥墩力学性能。为研究设置加劲耗能壁板的箱型钢墩柱的抗震性能,选取耗能壁板上加劲肋的布置形式、轴压比及耗能板强度等作为影响参数进行拟静力试验,且通过有限元数值模拟,综合探讨此类新型试件在地震作用下的力学性能;并对比分析新型桥墩的受力特点和破坏机理,为此类钢墩柱的数值仿真提供理论基础。结果表明,增设内嵌耗能钢板后,试件的抗震性能得到较大改善;提高耗能板强度后,试件的水平承载力得到较大提高,但其延性与变形能力下降;有限元模拟结果验证了新型钢桥墩良好的抗震性能。在试验研究、理论分析与数值仿真的基础上提出此类新型钢桥墩承载力建议公式,并应用试验结果验证了公式的准确性。

大体积混凝土裂缝成因分析及温控措施

天津子牙河拱桥主墩位于软土地基上,采用了大型承台和重力式桥墩,均属于典型的大体积混凝土块体,且墩柱混凝土全断面一次性浇注完成。该文采用大型有限元软件Ansys分析了温度应力分布,揭示了大体积混凝土结构在温度和收缩作用下裂缝产生的机理。文章介绍,在施工过程中通过减小混凝土内外温差、降低外界条件对混凝土变形约束、提高混凝土自身抗裂能力等措施,有效控制和减小了大型承台和重力式矩形墩柱裂缝的产生。

钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的恢复力特性研究

基于4根钢筋混凝土圆形薄壁空心柱低周往复加载试验数据,以峰值荷载点为基准,将试件的骨架曲线分四段拟合,确定了试件开裂点、屈服点、极限点与峰值点的关系。按照现行混凝土结构设计规范并结合试验结果的回归分析,得出了峰值荷载及所对应位移、极限位移的计算公式;结合试件的滞回规律构建了钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的恢复力模型。研究结果表明:拟合的骨架曲线特征点的计算方法具有较高的精度;构建的恢复力模型与钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的试验滞回曲线吻合较好。

基于实体退化单元的高墩非线性稳定仿真分析

为克服在薄壁空心高墩的非线性分析中解析法不便应用、杆系有限元法不能模拟钢筋、实体单元法计算效率较低等不足,以及为提高计算效率且不降低模拟精度,提出采用实体退化单元的方法进行非线性稳定分析.在该方法中,用三维实体退化单元模拟薄壁空心高墩,运用单元分块技术实现钢筋单元的模拟,基于多尺度分析思想建立精确模型进行非线性稳定分析;阐述几何非线性、材料非线性及方程求解方法,讨论了稳定分析的实现方式.采用此方法对一数值模型进行第一类及第二类稳定性分析,并与传统的实体单元模型进行对比证明了该方法在非线性稳定分析中的有效性.并将此方法应用于工程实例,结果表明:该方法能真实有效地模拟实际结构,客观地反映钢筋对墩体稳定性的影响,高效地进行非线性分析;适用于对需要考虑钢筋影响的结构及对薄壁空心高墩结构型式进行非线性稳定分析.

光纤光栅传感器在桥墩模型试验中的应用

针对光纤光栅传感器在不同受力情况下的测量效果,选取了3个分别采用Pushover和拟静力加载的钢筋混凝土桥墩模型,运用光纤光栅传感器和电阻应变片及电阻位移计,对模型的钢筋和混凝土应变及顶部水平位移进行了同步测量(共9组测量对比试验)。通过比较2类传感器在同一时刻的测量值和整个加载过程的时间-应变(位移)曲线,并结合试验结果对其中差异做了分析。结果表明,2类传感器量测结果符合较好,光纤光栅应用于应变、位移的测量是可靠的、有效的。最后对此类试验中需要注意的问题提出了建议。

悬索桥根式锚碇基础初步分析

根据已有关于厚覆盖层地区锚碇基础试验研究,分析重力式沉井锚碇基础的受力机理,并据此理论提出一种新型的悬索桥锚碇基础——根式锚碇基础。结合工程实例,通过FLAC3D数值模拟方法分析根式锚碇基础在两种假设工况(单独均布竖向荷载和水平荷载)和两种工程实际工况(锚碇施工结束和悬索桥运营阶段)的整体变位情况,初步分析根式锚碇基础的受力机理及变位值,同时结合根式沉井基础和根式锚碇基础的现场测试分析,验证该锚碇方案的可行性。分析结果表明:根式锚碇基础在群井底部反力、井壁反力和根键反力的共同作用下承担上部主缆索力,受力合理,其竖向和水平变位满足类似工程中关于锚碇变位要求及国内外相关规范规定,可作为厚覆盖层地区大跨度悬索桥的一种极具潜力的锚碇基础方案。

空间曲线蝶形拱桥顶推施工的多尺度模拟分析

采用实体退化单元精确描述构件几何特征,结合多尺度建模的思想建立杭州钱江八桥全桥精细有限元模型进行施工过程仿真分析.施工阶段仅考虑自重荷载,约束条件为多跨连续梁,最大顶推跨径为94m.分析结果表明:最大拉应力约为307.2MPa,最大压应力约为306.7MPa,均位于前导梁箱型截面段与双工字钢截面段的交接处,在施工过程中主桥结构未出现应力过大情形;主、副拱肋应力及变形呈现空间变化特性,截面角点应力的变化规律具有一定的对称性;主、副拱连杆对结构的受力有明显影响;主梁最大应力为-280.4MPa,施工中主梁未出现屈服现象.

宽大U型桥台的受力分析及设计建议

针对不同宽度的宽大U型桥台,依据库仑土压力理论考虑台内填土对桥台的影响,运用有限元程序分析桥台的受力状况,结果表明,台内填土对桥台的影响显著,在设计桥台时,应考虑台内填土的影响.对U型桥台的设计提出了有关建议.

大跨度独塔斜拉桥斜拉索抗震性能研究

为了研究斜拉索的抗震性能,以某大跨度独塔斜拉桥为工程背景,采用MIDAS CIVIL软件建立全桥有限元模型,分别按照顺桥向和横桥向2种方式输入不同强度的地震动。通过非线性时程分析方法分析斜拉索的地震反应,寻找最不利索梁锚固和最不利受力索的位置,考查最不利拉索位置随地震强度的变化规律。研究结果表明:与水平面夹角约33°的C7号拉索为最大拉力索,其为最不利锚固索;与水平面夹角约36°~38°区域的拉索为最大拉应力索,其为最不利受力索;顺桥向输入时拉索地震反应较横桥向输入时更不利。研究结果可供斜拉桥抗震设计时参考。

设置负刚度装置的大跨长联连续梁桥地震反应分析

为完善大跨长联连续梁桥的减震和隔震技术,提出将负刚度装置引入某带有摩擦摆支座隔震的大跨长联连续梁桥中组成新型减震和隔震系统。基于CSIBridge软件建立全桥有限元模型,负刚度装置采用弹性多段线模拟,摩擦摆支座采用双线性恢复力模型,输入7条地震波进行了非线性时程分析,考查了新型减震和隔震系统下桥梁结构的地震反应,探究了负刚度系统对大跨长联隔震连续梁桥地震反应的影响。研究结果表明:在大跨长联隔震连续梁桥上布置负刚度装置后,梁体加速度及支座位移可被有效降低,近场地震动下的墩底内力也有明显减小。负刚度装置可有效提高大跨长联摩擦摆支座连续梁桥的抗震性能,负刚度装置也适用于大跨长联隔震连续梁桥。

关于某跨江特大桥水中钻孔平台设计与施工

跨江特大桥水中墩施工是全桥的控制性工程。对水中墩基础钻孔平台的结构形式及施工方法进行探讨,介绍钢平台的结构原理、设计、工艺流程与施工要点。

驸马长江大桥大倾角薄壁中空式锚碇支墩施工技术

依托驸马长江大桥工程,结合现场实际情况,利用现有材料进行锚碇支墩施工。着重对大倾角斜向薄壁墩施工进行研究,尤其是墩柱施工分层高度对其自身结构抗拉和支墩支架的影响,采用有限元计算软件结合现场监测数据,双向进行对比分析。结论表明,利用现有材料、模板系统和设计的钢管支架,总体上能满足现场施工要求,且施工精度满足设计及规范要求。

汽车冲击荷载作用下桥墩动力响应分析

为了研究钢筋混凝土桥墩的抗冲击性能,在已有试验的基础上,建立了与试验结果吻合良好的数值模型,验证了钢筋混凝土模型的合理性,并且建立了三维多跨钢筋混凝土桥梁与汽车的撞击模型。通过对不同混凝土强度的桥墩进行撞击分析,研究了冲击力时程曲线、桥墩变形、弯矩响应、剪力响应、轴力响应和桥墩振动周期与阻尼比。结果表明:提高混凝土强度不能显著提高桥墩的抗冲击能力,但可以降低桥墩的损伤;提高混凝土强度能够降低桥墩的峰值位移;提高混凝土强度能够降低桥墩的震动周期。

双向地震下自复位桥墩的地震响应

为了研究新型自复位桥墩(rocking self-centering,RSC)在双向地震作用下的地震反应,基于OpenSees建立了RSC桥墩有限元模型,以墩顶最大漂移率、预应力筋最大应力、墩底剪力作为分析对象,对比分析了不同耗能钢筋配筋率、不同轴压比的RSC桥墩在单向和双向地震作用下的反应.结果表明,墩顶最大漂移率和预应力钢筋最大应力随着耗能钢筋配筋率的增加而减少,但耗能钢筋配筋率的增加会增大墩底剪力.

高寒地区小桥涵桥台构造形式的选择

我省大部分地区处在高寒地区，桥台受冻害影响比较严重。

复杂地形桥墩工程的精确定位技术

近年来,随着我国城市基础设施建设和交通发展,各式各样的桥梁工程被广泛兴建,桥墩的精确定位关系到整个工程的顺利施工和建设质量。本技术就全站仪及AutoCAD软件的辅助对桥墩工程的平面控制进行论述。

RPC箱型桥墩抗震性能的试验研究与数值分析

以RPC箱型桥墩为研究对象,拟定合理结构形式和尺寸,设计了3个RPC箱型墩试件。通过对试件施加常轴力以及水平反复荷载,研究了水平荷载加载方向角对RPC箱型墩抗震性能的影响,分析了各试件的韧性、滞回曲线、骨架曲线、荷载退化曲线和刚度退化曲线等方面的特征,并得出了各试件的位移延性系数和耗能系数。作者编制并验证了单向荷载作用下的全过程非线性数值分析程序。实验与数值结果表明:RPC箱型墩具有较好的抗震性能,水平荷载加载方向角是影响箱型墩抗震性能的一个重要因素;斜向受力构件的抗震性能要弱于主轴受力构件。

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩地震反应分析

为讨论摇摆–自复位(Rocking Self-Centering,RSC)桥墩在近断层地震动下的地震反应,基于Open Sees数值分析平台建立了RSC桥墩抗震分析模型。同时建立了普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩,配置竖向无粘结预应力筋(Unbonded Prestressed Reinforced Concrete,PRC)桥墩的抗震分析模型作为对比。对各模型输入近断层地震动记录,进行增量动力分析。以墩顶最大位移角、残余位移角、预应力筋最大应力为考察目标,对比分析了不同墩高(剪跨比分别为2、4和6)、不同桥墩类型(RSC、RC和PRC桥墩)时各桥墩的地震反应。结果表明:随着耗能钢筋配筋率增加,RSC桥墩墩顶最大位移角和预应力筋最大应力均减小;RSC和PRC桥墩均可有效减少桥墩震后残余位移角。耗能钢筋配筋率与PRC桥墩纵筋配筋率接近的RSC桥墩,两者的最大墩顶位移角、残余位移角和预应力筋应力水平均接近。无论是RSC桥墩还是PRC桥墩,当剪跨比大于等于6.0时,易发生预应力筋失效。为避免预应力筋失效引起RSC桥墩产生过大的墩顶残余变形,RSC桥墩中耗能钢筋配筋率不宜低于0.75%。

某大桥群桩承台大体积混凝土施工温控计算

以某黄河大桥第40号和41号主塔墩承台为例，采用有限元法模拟三维瞬态温度场，考虑施工过程和温控措施的影响，选取了计算模型，并介绍了计算原理，通过分析得到了大体积承台混凝土内部温度场分布规律，得出了理论计算分析与实测结果符合较好的结果。