考虑墩-梁碰撞效应的连续刚构桥系统易损性与概率地震风险性分析

为研究连续刚构桥主梁与过渡墩碰撞效应对其地震系统易损性和概率地震风险性的影响,以一座主桥跨径为(120+220+120)m的连续刚构桥为研究背景,通过模拟实际施工过程以获得真实成桥内力状态,基于等效荷载法建立考虑该内力状态的动力弹塑性分析模型,采用Hertz-damp接触模型考虑包括主梁与过渡墩碰撞在内的伸缩缝处碰撞效应。选取90条具有速度脉冲的脉冲型近断层地震动沿纵桥向输入,通过时程分析解释了墩梁碰撞过程和破坏机理;采用增量动力分析法,建立考虑桥墩和支座权重系数的全桥复合系统易损性曲线,并与一阶界限法串联模型下限和并联模型上限系统易损性曲线进行对比,将场地危险性函数与易损性函数卷积,建立概率地震风险曲线,考察桥梁系统易损性、概率地震风险性及墩梁碰撞效应的影响。结果表明,若忽略过渡墩与主桥梁体的碰撞效应,将会低估过渡墩的位移反应3~5倍,低估其地震风险性概率120%;当地震动强度为0.2g~0.6g时,轻微破坏和中等破坏的损伤概率被低估了35%~80%;地震动强度为0.6g~1.5g时,严重破坏和完全破坏分别被低估13%~68%和15%~59%。

不等高双薄壁墩结构参数对连续刚构桥力学行为影响分析

对于因地形和地貌原因而使双薄壁墩连续刚构桥相邻桥墩高度相差较大的情况,设计常采用不等高双薄壁墩。相比常规双薄壁墩,不等高双薄壁墩结构设计及优化可供借鉴和参考的成果不多。以某不等高、不等厚双薄壁墩预应力混凝土连续刚构桥为工程依托,基于有限元数值分析方法,改变低墩壁厚和墩间距,针对结构恒载作用、最大悬臂状态稳定及结构自振,采用单因素分析方法研究薄壁墩结构参数对连续刚构桥结构力学行为影响。结果表明:恒载作用下,低墩壁厚对主梁根部弯矩影响很小,对跨中弯矩影响相对较大;增大双肢间距可明显降低主跨跨中、根部弯矩。低墩稳定安全系数对壁厚更敏感;墩参数变化不改变失稳模态。随着低墩壁厚和间距增加,结构自振频率增大,壁厚、双肢间距影响结构一阶振动模态,且壁厚对一阶自振影响最显著。分析结论可供不等高双薄壁墩连续刚构桥结构设计和优化参考。

主余震序列作用下考虑断层距的桥梁风险分析

为了提高震害预测和结构震后性能评估的准确性和合理性,提出了一种考虑断层距衰减的主余震序列构造方法,并使用该方法构造了50组相关场地的地震动;以一座三跨连续梁桥为研究对象,使用OpenSees抗震分析软件进行非线性动力分析,采用改进的Park-Ang损伤指标建立易损性曲线,分析断层距对连续梁桥在不同设防主余震序列下的损伤指数和破坏概率的影响;提出震后危险性分析方法,对比分析了考虑断层距的主余震序列对桥梁结构的震后风险性影响。结果表明:余震的发生导致结构的损伤概率提高了10倍以上;在断层距10 km范围内的结构发生中度及以上破坏的风险性较大;提高设防地震等级能有效避免结构在主余震序列作用下发生严重或倒塌破坏;在震后救援和重建时考虑断层距的影响可以防止造成二次伤害。

甘溪特大桥空腹三角区施工阶段受力分析

甘溪特大桥是主跨300 m的空腹式连续刚构桥,空腹三角区上弦箱梁采用可伸缩部分立柱后支配合挂篮悬浇,下弦箱梁采用全斜拉扣挂法配合挂篮悬浇。为分析采用该施工方法在三角区临时结构体系中的受力特性,总结三角区临时结构体系施工过程中受力变化规律,验证施工方法的有效性,并提出临时扣索和支撑立柱的最佳解除时机,采用有限元结构分析软件模拟全桥施工过程。结果表明:采用该工法施工,结构受力满足规范要求。三角区施工过程中,已施工的上、下弦箱梁以受压为主,受下一节段混凝土浇筑、立柱支顶、扣索张拉等工序影响,其间会出现短暂轻微受拉状态。三角区合龙完成时,箱梁截面以受压为主,局部存在轻微受拉。全桥合龙后三角区箱梁为全受压状态,较三角区合龙状态压应力增加明显。临时扣索、立柱拆除后,上、下弦箱梁出现了明显的应力重分布,但仍为全受压状态。临时扣索索力峰值均出现在三角区合龙完成前,三角区合龙后总体呈下降趋势,临近拆除前有所回升。后方临时立柱在施工过程中支撑力总体呈下降趋势,前方立柱呈上升趋势,临近拆除前立柱支撑力增幅均较大。经比选,推荐全桥合龙后先拆立柱、再拆扣索。

桥梁预拱度对行车舒适性的影响及桥面线形调整

为研究成桥预拱度对连续刚构桥行车舒适性的影响,以多座主跨跨径为110~200 m的连续刚构桥为研究对象,首先,采用滤波白噪声法建立桥面时域模型,并与按余弦曲线设置的成桥线形叠加模拟成桥后的桥面不平度;其次,采用MATLAB/Simlink搭建车辆-桥面系统模型,以加速度均方根值(RMS)作为桥梁边跨、中跨桥面的行车舒适性评价指标,以最大瞬态振动值(MTVV)作为边跨峰值处短时内的行车舒适性评价指标;最后,分析采取经验法按照余弦曲线设置成桥预拱度的桥梁其跨径和设计时速对边、中跨RMS值的影响,以及成桥预拱度取值对边跨3L/8处MTVV值的影响。研究结果表明:在边跨、中跨处RMS值均小于0.315 m/s^(2),说明采取经验法按照余弦曲线设置成桥预拱度并不影响中跨处的行车舒适性;在边跨3L/8处MTVV值在短时内存在大于0.345 m/s^(2)的情况,说明在边跨峰值处短时内会产生一定不舒适感。提出了一种基于桥面铺装层施工优化边跨3L/8处和边墩墩顶桥面线形的方法,改善了边跨的行车舒适性。

京广高铁联络线160m四线混合连续梁桥设计及关键技术

京广高铁联络线流溪河特大桥主桥采用(70+160+70)m四线混合连续梁方案跨越流溪河。该桥为四线铁路钢混混合梁式桥,文中介绍了该桥工程概况、结构构造及主要计算结果。为确定四线铁路混合连续梁桥的关键技术,采用结构分析软件对该桥等效跨度、边中跨比、钢梁长跨比等结构参数进行对比研究,得出0.875倍预应力混凝土连续梁跨度为等效跨度、0.45~0.5的合理边中跨比、0.35~0.4的合理钢梁长跨比等结论。该桥中跨跨中设63 m钢梁,截面采用易于运输、施工方案更灵活的分离双箱钢梁截面,提高了结构适应性;中跨钢梁的设置减小了结构自重和梁高,提高了桥梁的跨越能力,减少工后徐变;中跨中钢梁替换常规混凝土梁,大大减小了主跨自重,边跨长度可进一步减小,有利于满足高速铁路刚度要求;钢梁采用整体吊装施工方案,减少了悬灌节段数,缩短了施工工期,为铁路高速发展提供了便利。

三水河特大桥桥墩温度场及温度效应研究

为研究温度效应对连续刚构桥空心薄壁墩受力行为的影响,以(98+5×185+98)m变截面预应力混凝土连续刚构桥——三水河特大桥主桥为背景,通过现场温度场测试,研究桥墩垂直温度场和水平温度场的分布规律,并以实测温度场为依据,选取对桥墩刚度影响较大的桥墩高度、顺桥向宽度和壁厚作为关键参数,分析整体均匀温度T和梯度温度ΔT对空心薄壁墩受力的影响。结果表明:实测桥墩垂直温度场随着墩高的变化分布差异较小,水平温度场受日光照射影响较大,桥墩夏季的梯度温度值约为冬季的2倍。墩高对桥墩温度应力的影响基本呈反比关系,顺桥向宽度对墩底温度应力的影响呈线性增长趋势,壁厚与温度应力呈反比关系。对于长联刚构桥,为减小桥墩的温度效应,建议边主墩高度不宜小于60 m,桥墩顺桥向宽度宜尽量减小,桥墩壁厚宜取80~100 cm。

耐震时程法在大跨连续刚构桥纵向抗震性能评估中的应用

采用简化方法对大跨连续刚构桥的抗震性能进行高效和准确的评估,在该类桥梁的设计和加固改造时是非常必要的。耐震时程法作为一种评估桥梁抗震性能的简化方法,只需要一次时程分析就可以实现桥梁从完好到倒塌的全过程分析。为研究耐震时程法在评估大跨连续刚构桥纵向抗震性能的适用性与精确性,本文以一座大跨波形钢腹板连续刚构桥为研究对象,基于中国公路桥梁抗震设计规范设计反应谱,生成3条耐震加速度时程曲线作为地震输入,同时选择16条天然地震动进行增量动力分析,对比研究了该连续刚构桥地震响应特征。研究结果表明:耐震时程分析结果处于增量动力分析结果的包络线之内,耐震时程法中位值与增量动力分析结果的均值曲线吻合较好,因此,耐震时程分析方法可以作为大跨连续刚构桥抗震性能评估的一种高效率方法。

水平底板索连续刚构桥下挠影响因素研究

文中采用Midas/Civil研究了运营阶段预应力损失和成桥时间对水平底板索连续刚构桥下挠的影响。结果表明,顶板束预应力损失对桥梁中跨最大下挠的影响最大,其次为腹板束和底板束。随着成桥时间增加,成桥初期桥梁下挠增幅大于成桥后期桥梁下挠增幅。此外,与曲线底板索桥相比,预应力损失对水平底板索连续刚构桥中跨最大下挠影响更小。

地震作用下墩底自复位减隔震高墩连续刚构桥碰撞响应

以一座铁路高墩大跨度连续刚构桥梁为研究对象,基于椭圆形墩底自复位减隔震桥墩试验,建立多尺度有限元模型,考虑主桥和引桥碰撞响应,研究高墩连续刚构减隔震体系的地震响应规律。根据数值仿真分析结果,分别研究考虑碰撞的高墩连续刚构体系采用墩底减隔震前后、高墩连续刚构减隔震体系考虑碰撞前后体系中刚构墩和交界墩的地震响应规律。结果表明:采用减隔震措施能够有效减小考虑引桥的高墩连续刚构体系中刚构墩与交界墩的地震响应;考虑碰撞会明显降低高墩连续刚构减隔震体系中交界墩的墩底剪力与弯矩,但对刚构墩的地震响应影响并不明显。基于考虑碰撞的高墩连续刚构减隔震体系模型,参数化分析了墩高、伸缩缝间距、主引桥周期比对碰撞行为、主桥刚构墩地震响应、引桥交界墩地震响应等的影响,并给出各参数的合理取值与设计建议。

损伤情况下装配式T梁桥的横向力学性能研究

为研究不同损伤模式对装配式T梁桥横向力学性能的影响,基于比拟正交异性板法理论计算,验证了有限元模型的可靠性;并且通过刚接梁法建立了主梁损伤的横向受力模型。针对现有装配式T梁桥可能存在的破坏形式以及破坏所处位置,建立不同损伤模型,分析了桥梁损伤后横向分布系数的变化情况。结果表明:在桥梁横隔板完好的情况下,翼缘板损伤对桥梁横向刚度影响较小,而在桥梁翼缘板完好的情况下,横隔板损伤对桥梁横向刚度影响较为显著;桥梁的横向联系损伤程度对较远桥梁影响较小。当仅有单一主梁损伤时,损伤梁的影响线竖标值减小,而周围完好梁的影响线竖标值增加,而多主梁损伤的情况下,总体趋势与单一主梁损伤相似,但破坏程度更为显著。

某高墩刚构桥抗震性能分析

为合理评定高墩刚构桥的抗震性能,以某实际高墩刚构桥为算例,建立其非线性有限元模型,进行了E1,E2水准下的非线性地震时程反应分析,重点讨论了支座、桥墩以及地震碰撞反应结果,分析了不同水准地震动作用下该桥主要构件的损伤程度及地震碰撞对桥梁反应的影响,并基于现行的桥梁抗震规范开展该高墩刚构桥的抗震性能评定。结果表明:在E1水准地震作用下,该高墩刚构桥整体处于线弹性阶段;在E2水准作用下,支座、桥墩和系梁出现不同程度损伤,在EL Centro波作用下产生碰撞时,相应位置上的支座、桥墩受力情况均出现明显的阶跃现象,但未出现严重的结构损伤。两水准地震作用下该高墩刚构桥均符合抗震设防目标。

多跨连续刚构桥地震响应时程分析

桥梁直接关系到交通体系的命脉,在整个交通工程中占重要地位。而连续刚构桥梁又因其跨越能力出众,施工容易,行车性能好,维护方便等诸多优势,成为一种常见的桥型。中国地震活动频繁,因此,对桥梁进行的抗震响应分析,用于提高桥梁的抗震能力,可以更好地满足桥梁的稳定性能。基于此,本文介绍了地震灾害对桥梁的危害性,连续刚构桥结构特点,并以淮河大桥为背景,通过建立ANSYS有限元模型,对该模型分别输入EL-CENTRO波和模拟地震波,比较分析结果,给出研究的结论。本文研究成果可为大跨度连续刚构桥的抗震设计提供参考。

山区高墩大跨连续刚构桥稳定性影响因素研究

本文选用四川省某高墩大跨度连续刚构桥为例,通过有限元分析软件研究了该桥在最高墩阶段、最大悬臂阶段和成桥阶段各组合工况下的结构稳定性,对比分析了桩土作用、混凝土强度、墩高、壁厚等参数对桥梁结构稳定安全系数的影响。研究表明:在最大悬臂阶段一侧挂篮坠落时结构稳定性最差;风荷载和温度荷载对结构稳定性影响较小,桩土作用对结构稳定性影响较大;随着桥墩混凝土强度的提高,结构稳定安全系数越大,但提升幅度不断减小。研究结论对于山区高墩大跨连续刚构桥的稳定性分析提供了有益参考。

大跨连续刚构桥主梁跨中底板配束优化设计研究

为研究预应力混凝土连续刚构桥主梁跨中底板上弯形式配束对桥梁服役性能的影响和优化设计方法,以某主跨150m预应力混凝土连续刚构桥为研究对象,基于midas软件建立有限元模型,分别从桥梁结构承载能力极限状态和正常使用极限状态两方面对比分析底板索上弯配束产生的径向力效应与汽车荷载效应对正常服役性能的影响。将传统带挂梁的T型刚构桥挂梁铰结变固结,提出底板索区段为等截面梁段,水平配束的优化设计方法,通过与上弯布置形式的结构的有限元分析结果对比,验证了优化设计方法的有效性。研究结果表明,相对传统曲线上弯配束设计,水平底板索优化方法可有效提高桥梁结构服役性能。

预应力混凝土连续刚构桥构件施工要点及主梁施工质量控制

预应力混凝土连续刚构桥梁成桥后普遍存在“腹板及底板开裂”“跨中持续下挠”等质量问题。为此,对预应力混凝土连续刚构桥施工技术要点及质量控制措施进行探讨。首先对支架与托架、模板、挂篮等施工作业组件体系进行了阐述;然后对主梁悬浇施工中的钢筋施工、梁体混凝土施工、预应力施工中存在的质量病害问题进行病因分析,并提出针对性的质量控制措施,防止连续刚构桥主梁产生箱梁开裂和跨中下挠等质量问题,达到提高刚构桥建设质量和使用寿命的目的。

高墩大跨连续刚构桥稳定性分析与优化措施

为确保高墩大跨连续刚构桥在施工阶段和成桥阶段的稳定性,探讨了桥墩高度、墩身宽度、高墩双肢间距以及混凝土强度等级对桥墩稳定性的影响。结果表明,墩高的变化对稳定性影响最为显著,墩高从40m增至140m,在悬臂施工阶段桥墩的稳定性系数下降了95.45%,成桥阶段,稳定性系数下降了95.83%;混凝土强度等级对稳定性也有较明显影响,从C30提高到C60,最大悬臂施工阶段稳定性系数提升了22.53%,成桥阶段的稳定性系数提升了42.11%;墩宽对连续刚构桥的稳定性有一定影响,墩宽从2m增至4m,稳定性系数仅提升了10.25%;双肢间距对连续刚构桥的稳定性系数影响最小,双肢间距从4m增至9m,稳定性系数仅提升了0.96%。

分离式路线段高墩桥梁施工用大跨度桁架通道设计与施工

对某分离式路线段高墩桥梁间的桁架通道进行受力分析,通过有限元软件进行模拟研究,计算在不同荷载组合作用下结构的极限受力状态是否满足强度、刚度要求,并通过荷载试验进行校核,为桁架通道结构安全评定建立指导依据。介绍施工工艺流程与注意要点,提出桁架通道一般性施工方法。

高墩大跨预应力连续刚构桥上部结构施工关键技术

红水河特大桥为一座(106+198+106)m的预应力混凝土连续刚构桥,也是天巴高速控制性工程。该桥主墩最高为109.15m,且跨度较大,因此施工风险及施工难度较大,且对不平衡荷载控制要求高。该桥0#块及边跨现浇采用托架法施工,其余节段采用挂篮悬浇法进行施工。文章首先介绍了托架及挂篮设计方案,Midas计算结果表明托架及挂篮的强度、刚度及稳定性均满足规范及设计要求,且具有施工作业空间大、有利于线形控制、平衡滚轮荷载等优势。从支架预压、挂篮安装、挂篮前移、合龙段施工及预应力智能张拉多个角度研究了其施工关键技术。本项目于2023年3月24日实现双幅合龙,监测结果表明线形满足精度控制要求。

连续刚构桥双肢薄壁高墩施工阶段单墩稳定性影响因素分析

为解决大跨度连续刚构桥双肢薄壁高墩稳定性问题,以新站特大桥为工程背景,针对该桥最高双肢薄壁墩(墩高114 m),通过Midas/Civil软件建立空间有限元模型,进行了数值模拟稳定性分析;探讨了墩身混凝土强度,桥墩高度,墩身截面尺寸、截面空心率和系梁位置、数量等设计要素,对连续刚构桥的双肢薄壁墩单墩的线性稳定性影响。分析结果表明:在最高裸墩状态下,桥墩的稳定性主要由自重和施工荷载控制,顺桥向和横桥向的风荷载对高墩的稳定性影响很小;桥墩的高度、系梁设置的数量与位置对其稳定性具有显著的影响,而混凝土强度、墩身截面空心率、墩截面顺桥向宽度和横桥向宽度变化对其稳定性的影响相对较小。因此,在双肢薄壁高墩设计中应综合考虑这些影响因素,以确保墩体的稳定性。