梁拱组合桥施工阶段主梁下挠病害修复

某梁拱组合桥采用“先梁后拱”方式建造,施工阶段未张拉吊杆力就拆除梁下支架,导致主梁严重下挠,同时引发梁体开裂、拱梁脱空等病害。针对该桥病害,制定“先梁体顶升复位、后缺陷处治”修复方案。因主梁下挠前线形数据缺失,采用数值模拟结合现场顶升试验,提出顶升高度、顶升力2个控制指标指导主梁顶升复位。顶升高度采用计算的下挠值;顶升力采用“主梁一次落架支反力”。现场共进行20次顶升,顶升过程中顶升高度测试值与计算值的偏差随顶升力的增大而增大,顶升完成时两者偏差达20%,主要因为顶升使梁体裂缝逐渐闭合,刚度逐渐恢复;最终顶升力测试值为19260 kN,与计算值偏差仅2.3%,说明以“主梁一次落架支反力”作为顶升控制目标更符合实际。成桥荷载试验结果显示,修复后的桥梁承载能力满足设计要求,服役状态正常。

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。

桥墩温度变化对桥上道岔动力特性的影响

道岔是铁路线路的薄弱环节,是影响行车平稳性与安全性的关键设备。随着我国西南山区铁路的建设,不可避免出现大量高墩大跨桥梁,温度作用下相邻高墩差将引起轨道不平顺,从而影响桥上无砟道岔的动力特性。为研究温度作用下相邻桥墩高度差对连续梁上道岔动力特性的影响规律,以某(40+56+40)m变宽连续梁上18号道岔为研究对象,采用UM软件和ANSYS联合仿真,建立列车-道岔-桥梁耦合系统动力学模型,研究温度作用下桥墩变形引起的轨道变形对道岔动力特性的影响规律。结果表明:桥墩升降温对钢轨竖向变形影响较大,当相邻桥墩高度差为29.5 m,桥墩温度变化为30℃时,钢轨最大竖向变形为20.97 mm,出现在桥墩最高处;桥墩高差仅对车体垂向振动加速度有影响,对轮轨力、车辆安全性、平稳性和道岔变形基本无影响;桥墩升温30℃时,高速列车以385 km/h速度直向通过道岔时车体振动加速度从0.05 m/s^(2)增大至0.13 m/s^(2),高速列车以90 km/h速度侧向通过道岔时加速度从0.04 m/s^(2)增大至0.10 m/s^(2);桥墩降温30℃时,高速列车以385 km/h速度直向通过道岔时车体振动加速度从0.05 m/s^(2)增大至0.12 m/s^(2),高速列车以90 km/h速度侧向通过道岔时加速度从0.04 m/s^(2)增大至0.10 m/s^(2);当相邻桥墩高度差为29.5 m时,桥上无砟道岔系统的动力特性指标均满足规范限值要求。

边墩沉降致连续简支桥段纵连线桥系统层间联结劣化规律

为研究边墩沉降致纵连板式无砟轨道-连续梁桥系统(纵连线桥系统)层间联结劣化状态,在考虑边墩沉降与层间接触不连续影响的基础上,建立纵连线桥系统非线性空间模型,采用前期提出的理论模型对其进行验证,据此分析边墩沉降下纵连线桥系统典型变形模式,层间联结失效的演化过程、发展规律及出现位置等。结果表明:建立的空间模型准确可靠;边墩沉降下,线桥系统会产生跟随变形、自重变形和悬停分离三种变形模式;沉降墩、与沉降墩临近的简支梁墩及连续梁桥另一侧边墩上方会出现层间联结失效,与沉降墩临近的简支梁墩、连续梁桥全部桥墩上的支座均会发生破坏;边墩沉降处板底脱空高度可用边墩沉降值减去连续梁桥变形限值进行描述;各脱空区长度均随边墩沉降幅值增加而增大,与沉降墩临近的简支梁墩左、右两侧区域脱空长度成正对称分布,连续梁另一边墩处脱空长度值只与连续梁变形有关,始终维持在2.56 m。

铁路高低塔混合梁斜拉桥约束体系设计

汉巴南铁路嘉陵江大桥主桥采用(45+55+58+335+58+49)m高低塔混合梁斜拉桥,以降低结构内力和位移响应、优化行车条件及轨道结构使用性能为目标,对大桥的约束体系进行设计。选取3种纵向约束、5种横向约束体系方案,建立有限元模型分析各方案静力及地震作用下的结构响应,得到纵向采用阻尼约束或支座位移约束的半飘浮体系时结构静力响应差异较小,采用阻尼约束时的地震响应较小,横向采用阻尼约束或挡块限位约束均能实现较好的耗能限位效果,采用阻尼约束时的减震效率不高。根据各方案地震响应结果,结合行车条件及轨道结构的性能需求,该桥纵向采用组合式约束体系,运营及设计地震作用下为带支座纵向位移约束的半飘浮体系,罕遇地震作用下为带纵向阻尼约束的半飘浮体系;横向采用固定支座+限位挡块的方案;根据约束方案确定了约束布置和相关技术参数,实现了铁路桥梁的性能目标。

两跨独柱墩曲线连续钢箱梁抗倾覆设计方法

独柱墩曲线连续钢箱梁是城市立交匝道桥常用的结构形式,但因其存在支座间距小、内外侧支座支反力差别大、边墩支反力小以及钢箱梁自重轻等诸多缺点,所以抗倾覆性能差便成为此类桥型普遍存在的问题。近年来发生的数十起该类型的桥梁倾覆事故,造成了严重的社会影响及经济损失。依据相关规范中关于桥梁上部结构抗倾覆计算方法,以实际工程为例,对两跨独柱墩曲线连续钢箱梁抗倾覆性能进行计算分析,得出采用双支座并且给主梁边墩位置处配重的方法,并从特征状态1及特征状态2两方面给出了提高该类型桥梁的横桥向抗倾覆性能的设计方法。

基于高面压分离式隔震装置的大墩高差连续梁桥试验与抗震分析

针对我国西南山区高烈度区大墩高差连续梁桥的抗震难题,提出在桥梁抗震设计时混合使用高面压聚氨酯支座与分离式隔震支座来调节桥墩之间的刚度差距。针对分离式隔震支座进行了一系列试验,研究了支座耗能构件单独工作及支座整体工作时的力学性能,并结合以往学者进行的高面压聚氨酯支座试验研究了新型隔震装置的力学性能。结果表明两种新型隔震装置合理搭配,具有良好的隔震性能与刚度调节能力。在试验结果基础上,采用Midas Civil进行建模,对位于我国西南山区某高速公路沿线的某座具有典型特点的实际桥梁进行有限元分析,结果表明该隔震装置对于大墩高差连续梁桥具有良好的减震效果。

金阳河特大桥超高桥墩设计关键技术

金阳河特大桥主桥为(106+2×200+115+40)m连续刚构桥,位于高山峡谷地带,桥址处50年超越概率10%地震烈度7.7度,5~7号主墩分别高113、196、182 m。针对横桥向抗震响应突出且墩高差异大的特点,主墩采用钢管混凝土组合墩,对墩高较大的6号、7号主墩横桥向双侧放坡,各主墩顺桥向尺寸保持恒定以方便施工,梁端设置粘滞阻尼器以实现顺桥向耗能减震;各主墩刚度经匹配设计,控制截面的地震响应达到合理比例。主墩为外包混凝土的四肢钢管混凝土柱及柱间腹板形成的箱形构造,竖向每间隔12 m设置1道钢筋混凝土横隔板;墩梁固结采用钢管混凝土柱置于主梁0号块腹板外侧的连接构造,钢管混凝土柱与承台连接采用承压板+PBL剪力键的构造。大桥整体结构计算结果表明:持久状况和E2地震作用下,钢管混凝土组合墩满足承载能力极限状态要求,主墩墩顶水平位移小于规范规定的变形容许值。主墩施工先安装钢管骨架,再采用液压爬模工艺施工钢管外包层和柱间腹板,研发了多点同步重型提升系统代替大型塔吊,以降低高空作业安全风险,节省施工费用。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

基于振动搅拌钢纤维混凝土的连续梁桥桥墩损伤分析

研究了振动搅拌对钢纤维混凝土的力学性能和疲劳性能的影响,通过数值模拟进一步分析其影响机理,利用ABAQUS建立连续梁桥三维有限元模型,研究了在地震荷载和车辆荷载下,2种搅拌方式钢纤维混凝土连续梁桥桥墩的损伤情况。结果表明:振动搅拌可以提高钢纤维混凝土的抗压、抗拉强度和弹性模量;钢纤维掺量相同时,采用振动搅拌的钢纤维混凝土经抗压、抗拉强度破坏试验后,表面的裂缝更少、更窄,并且混凝土基体中的钢纤维Mises应力分布更加均匀,承受高Mises应力的钢纤维更多;振动搅拌的钢纤维混凝土桥墩在车辆荷载、地震荷载下的压缩损伤范围和压缩损伤极值均较普通搅拌的更小。

某连续梁桥墩梁偏位长期监测数据分析

针对某连续梁桥出现主梁与桥墩产生相对位移即墩梁偏位的现象,为分析该现象产生原因,建立了长期观测系统与健康监测系统,并对两套系统的各项参数指标数据进行定量分析。结果表明:8号墩附近梁体偏位、8号墩支座偏位以及8号墩墩柱偏位,导致8号墩发生墩梁偏位;8号墩东边柱墩底应力超限,存在开裂风险。分析结果揭示了该现象产生原因,可为管养单位把控桥梁运营安全提供科学参考与指导。

大跨预应力混凝土连续梁桥双墩顶升计算分析

研究连续梁桥局部桥墩顶升时主梁关键截面混凝土应力和预应力钢筋应力变化规律,确保顶升高度在满足主梁安全的前提下能顺利完成支座更换,具有很重要的实际意义。以某三跨预应力混凝土连续梁桥震后修复工程为例,采用Midas civil建立该桥有限元模型,进行双墩同时顶升的计算分析,研究各支座反力、梁体上下缘应力及预应力钢筋应力的变化规律。结果表明:在满足支座更换高度要求下双墩顶升,各支座反力均未超过其承载能力,梁体翼缘应力及预应力钢筋应力均未超过其各自的设计应力,结构安全。间隔顶升时,中间顶升墩处下翼缘压应力最大,上翼缘产生拉应力;同时顶升两中墩时,成桥状态梁体应力变化较大,两种工况均为双墩顶升时的不利工况。双墩顶升时,梁体翼缘混凝土应力是影响主梁安全的主要控制因素,在施工时应该加强不同工况下各自关键截面处的应力监控。

弯曲桥梁抗倾覆性能分析与加固设计

抗倾覆性能是曲线桥梁的一项重要安全性指标。对于某高速公路工程平面弯曲梁桥,通过空间有限元建模分析,计算了弯曲混凝土连续箱梁的抗倾覆稳定系数与支座反力,并进行了抗倾覆加固设计。由分析验算结果可知,钢板混凝土盖梁加固措施受力简明、施工方便,宜用于快捷加固独柱墩弯曲桥梁以增强其抗倾覆性能。

墩高对应用LNR支座简支梁桥抗震性能的影响

LNR水平力分散型橡胶支座以低剪切刚度适应大剪切位移,实现桥梁下构水平力分散,协调墩台抵抗水平力。为研究LNR支座在不同墩高桥梁上的抗震性能,以板式橡胶支座为参照,以标准跨径为40 m的多跨公路简支梁桥为对象,在不同墩高范围对采用2种支座的桥梁进行动力分析,并对比结构动力响应,评估LNR支座的抗震性能。结果表明,相对于板式橡胶支座,LNR支座能延长结构的自振周期,降低桥梁地震内力。随着墩高增加,LNR支座在纵向地震下的优势显著下降,在横向地震下的优势下降不明显,采用LNR支座的桥梁内力能力需求比也逐渐下降。综合考虑,高墩桥梁采用LNR支座的优势并不明显。

斜交连续箱梁顶推施工中落梁仿真分析

为了解斜交连续梁桥顶推落梁施工中结构受力状态,给施工提供技术支撑,以长沙市营盘东路浏阳河大桥为例,采用在支承处节点施加强迫竖向位移的方法模拟箱梁的落梁过程,对落梁过程进行仿真分析,计算千斤顶的顶升力和混凝土箱梁的应力,与实测结果进行比较,并分析相邻墩顶的梁底高差对顶升力和箱梁应力的影响。结果表明:箱梁顶、底板始终处于受压状态,且只有顶升处的梁体及其相邻梁体的应力变化相对较大;当相邻墩顶的梁底高差在25mm以内时,其顶升墩处的顶升力增量在5%以内,且顶升墩处箱梁截面仍处于受压状态;落梁过程中,顶升力和箱梁应力的仿真计算结果与实测结果吻合较好,说明仿真分析准确、可靠。

桥墩类型对波纹钢腹板连续刚构桥动力特性的影响

为研究不同类型桥墩对波纹钢腹板连续刚构桥动力性能的影响,以某实际项目的波纹钢腹板连续刚构箱梁桥为研究对象,采用群柱式桥墩、双薄壁桥墩、空心桥墩、实心桥墩4种类型桥墩对该桥动力特性进行对比分析。利用力学公式计算各桥墩抗扭性能;利用有限元分析软件MIDAS Civil分析各桥墩前20阶振型及自振频率。分析结果表明:采用空心桥墩可有效改善波纹钢腹板连续刚构桥上部结构的抗扭性能及提高其横向抗推刚度,并且空心桥墩工程量明显小于实心桥墩,设计波纹钢腹板连续刚构箱梁桥时,空心桥墩具有较大的优势。

非规则大跨刚构-连续组合桥地震易损性分析

以某西部山区薄壁大跨刚构-连续组合桥梁为研究对象,分析了非规则大跨刚构-连续组合桥梁纵、横向地震易损性。基于OpenSees平台,建立了其非线性纤维有限元模型。采用曲率作为墩柱损伤指标,位移作为活动盆式支座损伤指标,基于IDA方法分析了该桥在不同地震动下的动态响应,得到桥墩纵、横向地震动作用下的曲率包络图,分析了不同桥墩构造的破坏情况,建立了墩柱以及支座的易损性曲线,讨论了不同墩高对桥墩地震易损性的影响。结果表明:桥墩的纵向地震损伤概率大于横向损伤概率,且墩高越高损伤概率越小;支座横向地震损伤概率大于纵向损伤概率。其研究结果可为非规则刚构-连续组合桥梁的抗震设计提供参考和依据。

多跨连续刚构桥合拢方案分析

针对大跨度多跨高墩连续刚构桥合拢顺序(合拢方案)对结构内力和累计位移影响规律研究的不足,以8跨一联、主跨120 m、墩高110.3 m的湖南省汝城至郴州高速公路的文明特大桥为例,采用对比的方法分析了大跨度多跨高墩连续刚构桥合拢顺序对结构受力以及位移的影响,以及采用一次张拉或两次张拉两种张拉方式张拉合拢段预应力钢束对合拢段及整个结构的影响。结果表明:不同的合拢顺序对成桥状态结构受力影响不大,但对累计位移有较大影响,而这直接影响挂篮悬臂施工的立模标高;合拢段预应力钢束的张拉方式不同会影响合拢段主梁的下缘应力,而对其上缘和其他节段主梁应力以及位移影响甚微。

连续刚构桥高温合拢顶推力的计算方法研究

连续刚构桥实际合拢温度高于设计合拢温度时,合拢温差将使墩顶产生水平位移,导致结构产生温度附加内力,可通过施加水平顶推力来消除合拢温差的不利影响.提出了两种关于顶推力的计算方法:1)消除墩顶水平位移法;2)消除主梁拉力法.以龙潭河特大桥为工程实例,按上述两种方法分别计算了高温合拢时的水平顶推力,通过分析比较,两者的计算结果基本一致.表明两种计算方法均可行,并且消除主梁拉力法更为简单快捷.

大跨度连续梁桥延性和减隔震设计

为研究大跨度连续梁桥合理的抗震设计方法,以一座(100+160+100)m变截面连续梁桥为背景进行分析。采用动力非线性反应程序SAP2000建立桥梁模型,选取6条实际地震动输入,比较利用桥墩延性进行抗震设计、利用摆式支座进行减隔震设计(分别假设桥墩保持弹性和允许桥墩屈服)时桥梁的地震响应。结果表明:利用桥墩延性抗震设计可能导致固定墩较大的延性需求,从而导致桥墩严重损伤;采用减隔震设计要求桥墩保持弹性,可能导致桥墩较大的地震弯矩和剪力;采用减隔震设计容许桥墩进入延性,可有效减小桥墩的延性需求,从而控制固定墩的损伤。