Analysis of Key Technologies in the Design of Small and Medium Span Basket Type Steel Box Tied Arch Bridge

In order to ensure the construction quality and safety of small and medium span basket type steel box tied arch bridge,this paper takes a practical project as an example to analyze the key technologies in its design process.It is hoped that this analysis can provide corresponding reference for the design and construction of this kind of arch bridge.

中小跨径梁桥中组合橡胶支座的减隔震性能分析

地震作用下,中小跨径梁桥所用板式橡胶支座易出现滑动,使墩梁的位移偏大,而组合橡胶支座的耗能能力及位移能力相对高。采用拟静力试验及有限元分析探讨了组合橡胶支座、板式橡胶支座各工况下的地震响应,结果表明:中小跨径梁桥采用组合橡胶支座能够有效防止支座滑动,显著降低了桥墩弯矩与支座位移。

山区低等级公路中小跨径桥梁设计关键问题研究

随着我国公路桥梁建设的不断发展,工程规模不断扩大,对中小跨径桥梁的选择与设计提出了更高的要求。本文首先从地形地质条件、高度跨度关系、结构形式等几个角度,对桥梁的选择与设计进行了论述;其次探讨了上部结构的选取与设计,以及下部结构的选取与设计,以期为更多的工程项目提供参考。

小宽跨比山区中小跨径桥梁设计要点研究

随着我国基础设施建设的不断推进,山区中小跨径桥梁的设计和施工技术日臻完善。本文在前人研究的基础上,进一步探讨小宽跨比山区中小跨径桥梁设计要点,以期为山区桥梁设计提供更为详尽的参考。

重载并行对中小跨径梁桥可靠度的影响

为研究重载并行作用对中小跨径梁桥可靠度的影响,基于最不利效应提取实测重载数据,对比计算了所有车辆并行概率与重载并行概率,提出了基于随机车队流的重载并行实况模拟方法,分别建立了T梁桥、箱梁桥和空心板梁桥有限元模型,考虑材料性能及截面几何尺寸随机变异性对结构抗力的影响,采用JC法分别计算不同重载并行和主车道单车作用下各主梁的可靠度指标。研究结果表明:重载并行时主梁构件的可靠度指标显著降低,与单车作用相比,可靠度指标最大降低了40%,仅达到规范目标可靠度的50%左右;同时,重载并行对箱型梁桥可靠度的影响最大,各构件的计算可靠度指标为2.3~3.7,相对单车作用降低了23%~40%。

地震作用下基于性能的中小跨径梁桥横向支承约束系统设计优化

支承约束系统对中小跨径梁桥抗震有显著意义,该研究提出一种基于性能的方法优化桥梁的支承约束系统参数。以汶马高速公路中的简支梁桥群组为例,采用铅芯橡胶支座进行桥梁横桥向的抗震性能优化。首先参数化建立桥梁的OpenSees有限元模型,对桥梁支座—挡块组成的支承约束体系的初始设计进行非线性时程分析;由logistic回归得到了以工程需求参数(engineering demand parameter, EDP)为条件的桥梁构件级易损性函数,推导了桥梁的统一系统级性能指标修复成本比(repair cost ratio, RCR),将其作为优化程序的目标函数;利用遗传算法建立了支承约束系统设计参数的优化程序。研究结果表明:在以EDP为条件建立的桥梁构件级易损性函数中,桥墩和支座的损伤概率对不同的支承约束系统设计不敏感,推导的RCR可以涵盖不同的支承约束系统。利用该程序优化了案例桥梁群组的铅芯橡胶支座约束系统设计参数,当支座屈服强度约为(0.16±0.02)倍的桥墩屈服强度,支座屈服后刚度约为(0.054 8±0.008 1)倍的桥墩弹性刚度,挡块与主梁的间距为0.098 m,挡块刚度取为185×104kN/m时,桥墩和支座产生的地震响应能够显著降低桥梁的RCR。

中小跨径超宽钢板组合梁桥整孔吊装技术研究

整孔吊装钢主梁是实现中小跨径钢板组合梁桥工厂化、装配化和快速建造的关键技术。已安装跨钢主梁受力变形导致悬臂端偏离竖直拼接面,会影响钢主梁精准拼接和高效施工。以新平河特大桥为例,建立钢主梁挠度理论计算模型,结合ABAQUS数值模拟和现场挠度监测对悬臂位移变形量准确预测,为悬臂拼接提供可靠的数据支持,并给出中小跨径超宽钢板组合梁桥整孔吊装的详细施工方法。结果表明:简化的力学计算模型具有较好的适用性,理论计算挠度值与数值分析结果、现场监测值相吻合;钢主梁悬臂端位移变形量理论计算值和数值计算值分别为88.58 mm和91.87 mm;钢主梁前后起吊点初始高度差以200 mm为宜。新平河特大桥是国内山区首次采用整孔吊装的多主梁钢板组合梁连续桥,可为类似工程实践提供参考。

中小跨径桥梁病害调查与损伤状态的快速识别方法研究

为了研究当下中小跨径桥梁广泛存在的开裂损伤问题,通过对赣北地区九江市范围内的柴桑区、修水县和庐山市的28座空心板桥、混凝土小箱梁桥与刚构桥进行病害检查,发现在重载交通作用下,桥面系、支座和下部构件等部位出现竖向开裂与网裂占比较高。依托曲率模态理论,提出一种一阶曲率模态损伤因子比(DFR)的桥梁损伤快速识别方法。通过对一座典型中小跨径简支梁桥进行5%~80%的单损伤工况和20%~90%的多损伤工况的预设损伤识别,结果表明桥梁损伤部位的模态曲线具有明显突变,能够满足桥梁初始损伤的定位需求。最后,对桥梁表观耐久性与内部性能监测进行了预测和分析。

中小跨径桥梁截面优化设计研究

公路工程建设的高速发展,实现了对道路桥梁工程发展的有效推动,各种类型的桥梁,尤其是中小跨径桥梁数量和规模均在显著增加。为确保能够更好地完成桥梁结构设计,设计人员一直在对桥梁设计尤其是截面设计进行优化,希望能够通过合理进行截面设置的方式,保证桥梁整体结构的设置质量,确保桥梁项目后续能够得到高质量使用,为地区交通发展做出更大的贡献。该文将以滨河路项目为例,通过对项目基本情况的介绍,对遗传算法和结构优化相关内容进行分析,并以此为切入点对中小跨径桥梁截面优化设计展开深度探讨,旨在提高中小跨径桥梁截面优化设计水平,推动我国桥梁工程稳定性发展。

中小跨径梁桥地震易损性分析

以一座具有较大墩高差异的中小跨径梁桥为例,利用OpenSees有限元软件,考虑地震动的不确定性,建立了该桥的非线性分析模型,合理选取了100条地震动与该模型组合得到所需桥梁样本,计算分析得到该桥的地震响应。选取合理损伤评价指标分别定义桥墩和支座的不同破坏状态,建立了桥墩和支座在纵桥向和横桥向的地震易损性曲线并进行对比分析。结果表明:地震作用下,桥墩和支座均容易发生损伤,支座发生损伤的概率更大,尤其是滑动支座;设置滑动支座的桥墩在地震作用下的损伤概率较低,不易发生严重的损伤;需要对支座和桥墩采取一定的加固和保护措施。

中小跨径公路桥梁设计探析

文中围绕中小跨径公路桥梁设计原则和要点展开分析,并结合某山区高速公路桥梁工程项目,探析了中小跨径公路桥梁设计的实例应用,以提升公路桥梁设计水平。

地震作用下中等跨径RC连续梁桥系统易损性研究

中等跨径混凝土连续梁桥是一种广泛应用的桥梁结构形式,地震作用下该类桥梁的破坏主要体现在桥墩、桥台和支座位置。以一典型多跨连续梁桥为例,考虑材料强度和上部结构容重等不确定性因素的影响,运用拉丁超立方抽样方法建立了10个桥梁样本。根据场地类型从PEER强震数据库中选取100条地震波来模拟地震动的不确定性,并与10个桥梁样本随机组合。对结构进行非线性时程分析后得到结构的响应,并分别定义了各构件的四种极限破坏状态,采用传统可靠度概率方法形成了桥墩、桥台和支座的易损性曲线,并运用联合失效概率方法研究了结构的系统易损性。研究结果表明:该类型桥梁的支座比墩柱、桥台更容易遭受地震破坏,尤其是桥台处活动支座;采用一阶界限法和二阶界限法计算的结构系统失效概率均大于各构件破坏概率,显然用结构系统易损性来评估桥梁抗震性能更为合理。

中小跨径公路桥梁抗震设计理念

总结汶川地震中不同桥型的性能表现,重点比较简支梁桥与连续梁桥、梁桥和拱桥的受损情况,并基于实际震害经验,提出桥型选择的一些原则;基于抗震计算无法得到结构响应精确值的事实,建议抗震设计中采取"多道设防,分级耗能"的抗震设防理念,重点讲述保险丝式单元的应用,提出桥梁抗震设计的"一可三易(可控、易检、易修、易换)"原则,即"损伤部位及损伤程度可控,损伤部位易检,损伤构件易修,破坏构件易换",基于"多道设防,分级耗能"和"一可三易"原则,建议中小跨径梁桥在破坏性地震作用下,支座作为保险丝式单元优先损坏,桥墩可出现易修复的塑性铰,桩基不能损伤。最后对一个实际工程,阐述孔跨布置的选择理念、桥墩抗剪能力的计算过程及双层抗震挡块的构造措施。研究成果可解决实际桥梁抗震设计工作中的部分问题。

墩梁半刚性连接的钢-混组合梁整体桥设计

湖州北刘屋桥为墩梁半刚性连接的钢-混组合梁整体桥,桥长38.2m,桥宽12.14m,跨径布置为(0.5+12+0.6+12+0.6+12+0.5)m。该桥主梁采用耐候工字钢和现浇混凝土桥面板组成的钢-混组合梁;在主梁与盖梁之间设置橡胶衬垫以适应主梁的弯曲变形;在盖梁中设置外包橡胶套的钢棒,并与端横梁现浇成整体,形成墩梁半刚接并取消墩上支座;采用整体式桥台去除伸缩缝,实现全桥无伸缩缝和支座。采用MIDAS Civil软件建立该桥有限元模型,分析其受力性能,结果表明:恒载作用下,采用整体式桥台,能更有效地发挥混凝土桥面板和钢梁各自的材料性能;桥墩位置无论采用墩梁铰接还是墩梁半刚接,均不影响整体桥主梁应力分布;温度荷载作用下,墩梁半刚接整体桥与墩梁铰接整体桥在墩顶位置处的应力分布有所不同。

可液化河谷场地不同形式梁式桥的地震反应

场地液化对河谷场地中不同结构体系、不同基础形式的梁式桥的地震反应可能具有不同程度的影响.针对该问题,以典型可液化河谷场地三跨梁式桥为背景,建立了二维场地-桥梁结构一体化有限元模型,包括群桩基础简支梁桥、群桩基础连续梁桥和桩柱式基础简支梁桥3种桥型,并进行非线性地震反应分析.从场地和桥梁震后变形、桩基础变形分布、桥墩漂移率、滑动支座位移和桥台伸缩缝位移等方面,探究不同形式梁桥的地震反应规律,重点揭示场地液化对不同形式梁式桥地震反应的影响规律.结果表明:场地液化会显著增大群桩基础简支梁桥的落梁风险,群桩基础连续梁桥受场地液化的影响次之,桥台处的落梁、台梁碰撞风险也较大,而桩柱式基础简支梁桥受场地液化的影响较小.

钢板梁桥上部结构标准化设计研究

为了能更好地适应新型工业化生产方式,提高中等跨径钢桥的设计建造水平,针对公路钢板梁桥,对其上部结构的各项参数进行标准化设计,同时对正交异性钢桥面板进行不同参数组合下的优化分析。在此基础上,运用模块化思想对钢板梁的纵向、横向标准设计进行了研究和比较。研究结果表明:中等跨径钢板梁桥桥面系标准部件中顶板厚度采用16 mm、U肋高度采用260 mm、铺装层厚度采用70 mm时桥面系受力最佳;相对于仅纵向分段的设计方案,钢板梁桥采用纵、横向的标准设计可以获得较多的标准化部品,且部品之间可互换使用,通用化程度较高,能够实现更多的组合方案,同时由同一种规格的标准部品组合的不同规模钢桥经强度验算都能满足结构承载力要求。

新标准车道荷载作用下中小跨度桥梁设计研究

2015年新实施的《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）将公路-Ⅰ级车道荷载集中荷载标准值由180~360kN增加到270~360kN。为指导新标准下桥梁设计,以13,16,20,25,30m标准跨径的预应力混凝土T形简支梁桥为研究对象,对比分析车道荷载增加后边梁和中梁跨中活载弯矩、作用基本组合值、作用短期组合值、作用长期组合值的变化;对边梁和中梁预应力钢绞线和受拉区普通钢筋进行对比计算,给出新荷载标准下需增加的配束要求。研究表明：活载引起的边梁跨中弯矩最大增幅为27%;作用基本组合、短期组合、长期组合的最大增幅分别为22%、18%和14%。新标准下所需的预应力钢束和普通受拉钢筋数目均增大,5种跨径下单片边梁分别增配Ф15.2预应力钢绞线3束、3束、2束、1束、1束,受拉区普通钢筋分别增配2根Ф2、3根Ф2、1根Ф5、1根Ф5和0根Ф5;单片中梁分别增配Ф15.2预应力钢绞线2束、2束、2束、1束、1束,受拉区普通钢筋分别增配3根Ф2、2根Ф2、0根Ф5、0根Ф5和0根Ф5。

相邻桥跨对大跨钢桁梁桥-轨道系统的影响

采用非线性弹簧模拟无缝线路纵向阻力,用带刚臂的梁单元模拟梁体,以黄韩侯铁路线上某156 m简支钢桁梁桥为例,分析相邻桥跨结构对大跨度简支钢桁梁桥上无缝线路纵向力分布规律的影响,提出相关参数的取值建议.研究表明:分析大跨简支钢桁梁桥上无缝线路纵向力时,两侧的多跨简支梁在下部结构纵向刚度相差较小的情况下可按6跨进行简化;与32 m标准跨度相比,相邻简支梁跨度为24 m时固定端伸缩力降低了9%,40 m时固定端伸缩力增大了7%;相邻桥跨为大跨连续梁时,钢桁梁固定端伸缩力增大了2.2倍,全桥伸缩压应力最大值增大了12%;在连续梁与钢桁梁之间布置1跨或2跨简支梁可大幅降低钢桁梁固定端的钢轨应力;在钢桁梁桥上设置小阻力扣件可使伸缩工况下钢桁梁的钢轨应力最大值和桥墩水平力显著减小.

考虑板式支座滑移的中小跨度梁式桥振动台试验

基于汶川地震中小跨度梁式桥普遍出现的板式橡胶支座滑移典型震害,采用大比例全桥振动台试验手段探究了考虑板式支座滑移对该类桥梁抗震性能影响。以一座25m跨径的标准简支T梁桥为例,设计了1/4缩尺比的全桥试验模型,选取一条近场脉冲型实际地震动记录作为振动台试验输入,对不同墩梁横向约束体系的结构开展了一系列振动台试验研究。试验结果表明:(1)强震作用下板式橡胶支座与梁底间会出现摩擦滑移效应,从而在一定程度上对下部结构起到隔震作用;(2)在地震动较小时,常规横向混凝土挡块可以起到一定限位效果,但在强震作用下,随着板式橡胶支座开始发生滑移,混凝土挡块的限位效果逐渐减弱,同时混凝土挡块还会造成下部结构较大的地震损伤;(3)新型弹塑性挡块具有良好稳定的滞回耗能能力,可有效控制强震作用下墩梁间最大相对位移需求,减低其震后残余位移,同时弹塑性挡块的屈服还可避免下部结构造成严重地震损伤。

常见中小跨混凝土梁桥的恒活载效应比例关系研究

鉴于国内外针对中小跨桥梁安全监测的科学研究、技术规范和工程实践相对滞后,研究了常见中小跨梁桥的恒活载效应比例关系及与大跨径桥梁的差异。选取多座具有代表性的桥梁并建立有限元计算模型,提取跨中位置的恒、活载弯矩值,分析了中小跨梁桥的恒活载效应占比。通过计算和对比分析表明:常见中小跨混凝土梁桥的活载效应占比很高,且随跨径的增大而逐步减小。相同跨径不同桥宽的混凝土简支梁桥,活载占比差别很小;相同跨径不同截面形式的中小桥活载占比存在差异,其中T梁的活载占比最大,小箱梁次之,空心板最小;不同时期的相同跨径中小桥活载占比随着设计规范和设计荷载等级的更新及设计理念变化而减少。中小跨梁桥在活载响应比例上明显大于大跨径梁桥,这种差异会明显影响基于活载、恒载响应进行安全监测数据预警及评判方法的选择。