Nonlinear Stability Analysis of Long Span Continuous Rigid Frame Bridge with Thin Wall High Piers

By utilizing the current finite element program ANSYS, two types of finite element models (FEM), the beam model (BM) and shell model (SM), are established for the nonlinear stability analysis of a practical rigid frame bridge—Longtanhe Great Bridge. In these analyses, geometrical and material nonlinearities are simultaneously taken into account. For geometrical nonlinearity, updated Lagrangian formulations are adopted to derive the tangent stiffness matrix. In order to simulate the nonlinear behavior of the plastic hinge of the piers, the multi lines spring element COMBIN39 is used in the SM while the bilinear rotational spring element COMBIN40 is employed in the BM. Numerical calculations show that satisfying results can be obtained in the stability analysis of the bridge when the double coupling nonlinearity effects are considered. In addition, the conclusion is significant for practical engineering.

高烈度区高墩连续刚构桥抗震性能研究

以高烈度近场震区铁路桥为依托,采用Midascivil软件建立了不同墩高的桥梁结构力学模型,针对多遇地震及罕遇地震2种地震工况进行数值模拟,以桥墩高度为主要参数,以模型自振频率、桥墩墩顶、墩底位移及内力变化、阻尼器作用效果等方面对其抗震性能进行评价。研究结果表明:墩高增加时,桥梁整体的振型周期增大,对于多遇地震和罕遇地震无阻尼情况下墩底的弯矩纵横向弯矩变化幅度不大,而轴力增加明显;随着墩高增加,阻尼器对于桥墩墩顶墩底的弯矩减小比例较大,减震效果比较好。

高墩大跨连续刚构桥施工全过程稳定性分析

本文以三门峡国道209上跨陇海铁路立交桥为研究对象,采用MIDAS/Civil建立裸墩、最大双悬臂和成桥合龙3种状态下的有限元模型,对主墩进行线性屈曲分析和几何非线性屈曲分析,计算出稳定性系数,探讨不同荷载工况下稳定性的影响因素。通过调整桥墩主要设计参数,对主墩进行稳定性影响参数的敏感性分析。结果表明:全桥施工及成桥状态下,墩顶施工荷载、挂篮荷载、温度效应和车道荷载对主墩的稳定性影响较大;在稳定性影响参数敏感性分析中,随壁厚和混凝土强度等级的提高,稳定性系数逐渐增大;墩高的增加会使稳定性系数逐渐降低,但降低速率会逐渐减缓;系梁数量和位置均会对稳定性产生显著影响;随主墩高差的减小,稳定性系数逐渐降低,桥梁结构荷载重分配,墩顶主梁弯矩逐渐降低。

基于荷载试验的预应力混凝土刚构桥承载能力评估

为了检测高墩大跨宽体箱梁刚构桥的桥梁承载能力及其动力特性,了解桥梁的健康状况,分析是否能满足设计及使用的要求。以凤凰特大桥为工程背景,建立有限元分析模型,通过静载试验和动载试验的结果与计算模型理论值进行对比和分析。在静载试验下,该桥的挠度校验系数为0.710~0.884,应变测点校验系数为0.603~0.800,相对残余应变和相对残余变位均小于20%。动载试验下桥梁左右两幅自振振动频率最小值为4.103 Hz,实测桥跨最大冲击系数为0.039。凤凰特大桥主桥左幅、右幅静载试验结论表明桥跨在正常使用状态下的承载能力能够满足公路-Ⅰ级汽车荷载的使用要求,动载试验结果表明,受检桥跨的实测自振特性及动力响应满足设计要求。

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。

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。

大跨高墩连续刚构桥0、1号块同步施工安全技术措施研究

针对当前高墩大跨连续刚构桥0号块与1号块分段悬臂施工效率低,存在安全风险大,有诸多安全隐患的问题,论文提出一种利用“三角托架+预埋钢牛腿”形式的托架进行施工,介绍该施工方式的施工流程,并针对施工过程中存在的安全隐患提出相应的安全技术措施,包括建立安全组织机构和安全制度、重视施工用电及施工设备使用安全、重视高空作业安全等,最终实现两个号块的同步施工。

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。

高铁高墩大跨度连续刚构固结体系设计方案

为确定高铁高墩大跨度连续刚构合理的固结体系,以沈白高铁头道松花江特大桥主桥(75+136+136+75)m连续刚构为研究对象,采用MIDAS/Civil建立全桥空间有限元模型,研究分析单固结体系、两固结体系和三固结体系下结构内力、刚度、徐变、轨道平顺性、经济性。结果表明:主梁、主墩内力方面,三固结体系内力最大,单固结体系内力最小,两固结体系介于两者之间;刚度方面,三固结体系整体刚度最大,单固结体系整体刚度最小,两固结体系介于两者之间;徐变方面,满足徐变要求时结构所需梁高从小到大依次为单固结体系<两固结体系<三固结体系;轨道平顺性方面,采用中点弦测法、矢距差法检算时,三种体系均满足规范要求。采用竖曲线半径法检算时,结构所需梁高从小到大依次为单固结体系<两固结体系<三固结体系;经济性方面,两固结体系经济性优于单固结体系。

混凝土框架墩结构设计影响因素研究及对比评价

依托某高速铁路跨越漯舞铁路工程,对控制框架墩结构设计指标的多项影响因素进行系统分析,并对混凝土实心横梁和空心横梁结构设计的合理性、经济性及安全性进行对比评价。研究表明,框架墩结构对基础刚度、温度及沉降的影响较为敏感,除横梁跨中弯矩随基础刚度的增加而变小外,各截面内力均随各项影响因素指标的增大而大幅增加;在基础刚度、整体降温、基础沉降等对框架墩自身结构影响较大的因素作用下,两种横梁受力性能相当;从受力特性来说,两种横梁的刚度、强度设计指标相当,结构设计均较为合理;从经济性角度出发,空心横梁主要工程费用低4.3%,相对于实心横梁更经济;从安全性角度考虑,空心横梁能够有效避免现浇施工对既有运营铁路的影响,施工风险性更低。

山区薄壁高墩大跨连续刚构桥施工过程中稳定性研究

连续刚构桥是重丘山岭的复杂地带使用最为广泛的结构形式之一,其施工阶段的结构稳定性及安全性不容忽视。以墩高为138m连续刚构桥作为研究对象,利用桥梁专用软件MidasCivil建立该桥的空间有限元模型,模拟计算该桥薄壁墩最高裸墩、最大悬臂阶段和成桥3种状态的稳定性,对理论公式与有限元模型计算结果进行对比分析。结果表明,每个施工阶段在各工况下的稳定性满足要求,最大悬臂状态为最不利工况,其风荷载及温度荷载对桥墩稳定性影响不大,结构自重对最高裸墩稳定性影响较大,在成桥状态下整体升降温对桥梁结构稳定性影响较小;通过局部单元建立平衡方程进行理论推导,并与有限元分析的结果进行对比分析,其结果较吻合。

高铁大跨双肢墩连续刚构桥减震系梁地震易损性分析

为了解地震作用下减震系梁对高铁大跨双肢墩连续刚构桥的减震效果,以某主跨180 m的山区高铁双肢墩连续刚构桥为背景,分别建立采用钢筋混凝土(RC)系梁、2种新型减震系梁(可屈服钢系梁与斜交筒式黏弹性阻尼器系梁)方案的全桥有限元模型,对比分析不同系梁方案下的结构损伤、桥面平顺性指标等。结果表明:2种新型减震系梁均不会在地震作用下出现负刚度,新型减震系梁方案较RC系梁方案能有效降低系梁和主墩的结构损伤概率,主墩最大压应变降低83.3%;但减震系梁对震后桥面平顺性指标无明显改善,需采用更具针对性的技术措施。

强震区高墩大跨连续刚构桥轻量化设计与减震研究

为保证强震区高墩大跨连续刚构桥抗震充分安全,提出了使用轻质材料及波纹钢腹板减重的轻量化设计和在双肢薄壁墩间设置阻尼耗能装置的两种方案。采用Midas Civil建立某双肢薄壁墩大跨连续刚构桥有限元模型,选取3条人工地震波及3条常用地震波对其进行动力时程分析。同时综合对比了双肢薄壁墩顺桥向设置RC系梁、防屈曲支撑(BRB)和转动铅耗能阻尼器对其减震性能的影响。结果表明:采用波纹钢腹板箱梁和轻骨料混凝土进行轻量化设计能明显提升桥梁的抗震性能,墩顶及墩底弯矩最大降低约20%,减重设计可作为提高桥梁抗震性能的有效途径。相比于传统RC系梁,设置BRB(斜撑)和转动铅耗能阻尼器能显著降低地震作用下桥墩的受力,墩顶位移和墩底弯矩最大分别降低约15%和30%,且BRB和转动铅耗能阻尼器耗能良好。轻量化设计和减震控制可作为高墩大跨连续刚构抗震性能提升的有效措施。

超高墩连续刚构0#块托架设计与施工研究——以芦沟河特大桥左幅7#墩为例

合理的托架设计是连续刚构施工的重要保障。以芦沟河特大桥(96+5×180+96)m连续刚构施工为研究背景,以左幅7#墩上的0#块托架设计施工为研究对象,运用Midas Civil有限元软件对0#块托架设计进行分析检算,结果显示:薄壁空心墩0#块支架的强度、刚度及稳定性均满足要求。

高墩大跨度刚构桥上部结构施工关键技术应用

我国西部受地形地貌影响,多采取高墩大跨度刚构桥建设方法,却由于向薄壁、大跨、高墩方向发展,结构刚度下降、柔度增大,上部结构需采取悬臂施工法,提高工程质量。为此,本文以高墩大跨度刚构桥特点为切入点,结合某桥梁工程案例,分析其地形地貌、水文地质、工程特点,以此为基础,提出上部结构施工关键技术应用措施,从而为相关工作者提供参考。

高墩大跨度连续刚构桥结构设计——以桑龙高速公路为例

预应力混凝土连续刚构桥采用墩梁固结、梁体连续的结构形式,具有很强的顺桥向抗弯刚度以及横向抗扭刚度,能够满足大跨度桥梁的受力需求,在山区高墩情况下有很大的应用优势。文章以桑龙高速公路李家沟大桥为例,以有限元软件建立结构模型,分析高墩大跨度连续刚构桥结构特点及受力特征,系统介绍了高墩大跨连续刚构桥的总体设计及结构计算要点,可为同类型桥梁设计提供参考。

洛河特大桥主桥关键施工技术研究

以洛河特大桥建设项目为依托,对高墩大跨连续刚构桥的关键施工技术开展系统研究。在项目建设中,运用了大体积混凝土温控、空心墩快速封顶、高墩边跨现浇段不配重等施工技术,相关技术成果可为同类高墩大跨连续刚构桥的施工提供借鉴。

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。

高墩大跨度连续刚构桥的动力力学特性分析思考

连续刚构桥是预应力混凝土连续梁桥中一种特殊结构型式,即是一种桥墩主墩与上部结构主梁固结的预应力混凝土连续梁桥。连续刚构桥多用于山区环境中,充分利用其跨径大、桥墩高的优点,完成对河谷、峡沟的跨越。其中,连续刚构桥的桥墩高度较大、桥墩柔性较强,且河谷、峡沟处风力往往较大,对连续刚构桥梁的动力影响较为突出。因此,连续刚构桥的动力研究分析,是连续刚构桥研究中的一个重难点。本论文为了研究高墩大跨连续刚构桥动力特性的影响,以国内某大桥为工程背景,利用有限元软件Midas Civil 2023建立主桥三维模型,从桥梁自震频率、地震反应谱、车桥耦合动力、桥墩高度、动力特性优化等方面分析该桥梁的动力特性。结果表明:○1主桥的自振频率与墩梁刚度比的变化呈正相关关系,变化速率呈先大后小的趋势;○2主桥的1阶纵向频率受主墩高度变化影响也很大,变化幅度大于50%。本论文研究结论可为高墩大跨连续刚构桥的动力分析设计提供参考和指导。

清平4号大桥薄壁空心高墩爬模施工技术研究

丘北至砚山高速公路清平4号大桥的14个薄壁空心高墩的施工是项目关键。鉴于最高墩高达58m,施工条件复杂且场地有限,大型设备进场困难,本文提出采用爬模施工法进行薄壁空心高墩的施工。文章详细阐述了模板配置、爬架设计、组装方案以及特殊节段的施工方案,并介绍了塔吊选型与布置。此外,本项目还开发了一套先进的爬模控制、监测及预警系统,旨在提高施工精度、效率及安全性。通过本文的研究,为类似桥梁工程的高墩施工提供了有益的参考。