榫卯-承插装配式桥墩抗震性能研究

承插式连接施工便捷,容许误差大,但耐久性较差。为提升施工质量和优化耐久性,结合超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)湿接缝连接技术,提出一种新型装配式桥墩——榫卯-承插装配式桥墩。设计制作1个榫卯-承插装配式桥墩试件和1个对比桥墩试件(整体现浇桥墩),采用拟静力试验方法,结合数值模拟研究该装配式试件的破坏机理和抗震性能。研究结果表明:在试验加载过程中,两试件破坏形式都是以弯曲破坏为主的延性破坏,主要表现为墩底塑性铰区混凝土大量压溃剥落,而装配式连接处承台及灌浆料的破坏较小,且在达到极限荷载时装配式试件残余变形仅为整体现浇试件的79.09%,表明UHPC灌浆料可提升桥墩损伤容限,使其震后更易修复;榫卯-承插装配式试件采用较短的承插深度及钢筋搭接长度达到可靠的连接效果,在相同滞回位移下表现出等同现浇桥墩的承载力、延性、耗能能力和刚度;承插深度在0.4D(D为试件截面宽度)及以上时,接缝处连接可靠,整体性和抗震性能基本等同现浇;提高灌浆料弹性模量对桥墩刚度具有改善效果;纵筋直径对桥墩抗震性能的影响比承台搭接钢筋的影响更显著,增大纵筋配筋率对水平承载力和耗能能力的提升较为明显,但会增加桥墩残余变形。

UHPC壳局部增强混凝土组合桥墩抗震性能

为剖析超高性能混凝土(UHPC)壳局部增强混凝土组合桥墩的抗震性能,以UHPC壳的高度为试验参数,对3根UHPC壳局部增强混凝土组合桥墩与1根整体现浇钢筋混凝土桥墩进行水平低周反复荷载试验,研究各桥墩的破坏模式,从滞回曲线、骨架曲线及其他性能指标等分析其抗震性能,在试验验证的基础上开展有限元分析.结果表明, UHPC壳局部增强混凝土组合桥墩试件的破坏形态皆为整体压弯破坏.组合桥墩的滞回曲线均呈较为饱满的弓形,具有良好的抗震性能.与现浇钢筋混凝土桥墩相比, UHPC壳局部增强混凝土组合桥墩的初始刚度和水平峰值荷载明显增大,耗能能力增强,承载力退化能力减弱,变形恢复能力有所增强;随着UHPC壳高度的增加,组合桥墩的水平承载力上升,耗能能力有所增强,刚度退化率略有增加.有限元分析结果表明,轴压比、长细比、UHPC强度、 UHPC壳高度比是影响UHPC壳局部增强混凝土组合桥墩抗震性能的重要参数.

采用UHPC连接的类承插式桥墩抗震性能数值模拟研究

采用超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)材料连接的类承插式桥墩具有施工快速、连接可靠的优点,为研究该装配式桥墩设计参数对其抗震性能的影响,基于ABAQUS有限元分析平台建立整体现浇桥墩和类承插式桥墩的非线性有限元模型并进行验证,进行低周往复荷载数值模拟,对比两种桥墩模型抗震性能,并在此基础上研究轴压比、承插深度、灌浆料对类承插式桥墩抗震性能的影响。结果表明:本文针对UHPC连接的装配式桥墩建模合理,可为类承插式桥墩抗震性能分析提供参考;采用UHPC连接的类承插式桥墩与现浇桥墩的承载能力基本一致,刚度、延性和耗能能力也基本等同于现浇桥墩;随着轴压比的增大,类承插式桥墩的初始刚度和承载能力都得到提升,但试件的延性降低,刚度退化速度加快;承插深度应达到0.5D(D为墩柱直径或宽度)及以上才可保证类承插式桥墩灌浆料与承台的紧密受力与钢筋锚固的可靠性,在合理的承插连接设置下,承插深度对抗震性能影响不大;高强灌浆料的强度对类承插式桥墩抗震性能影响非常小,但是弹性模量的大小直接影响到试件抗侧向刚度。

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。

新型保温材料在桥梁高墩冬季施工中的应用研究

在常规高速公路桥梁墩柱冬季施工中,桥梁高墩采用棉被覆盖保温方式,其保温效果较差,混凝土存在较大的质量隐患;采用暖棚法的缺点亦较多,成本高,而且暖棚结构庞大,塔吊吊装时不方便。以运三高速公路公铁黄河特大桥高墩为例,采用超细无机纤维喷涂棉保温材料喷涂于模板外侧,内铺电热丝形成隔热膜,对浇筑混凝土起到保温作用。实践研究表明,该技术与常规冬施保温措施相比,具有保温材料轻便,保温效果良好,投入费用低的优点,且具有操作方便、适用性强和便于普及的特点,是一种应用前景极为广阔的新型保温方法。该技术的成功应用,可有效解决冬季施工中高墩混凝土养护质量低等问题,保证了桥梁高墩的施工质量。

空间变化场地对超高墩铁路桥梁地震响应的影响

为了研究空间变化场地对山区超高墩铁路桥梁抗震性能的影响,以贵州省境内一座超高墩铁路桥梁为工程背景,采用虚拟激励法对此超高墩铁路桥梁在空间变化场地条件下进行了抗震性能理论分析和数值模拟。考虑了多维地震动作用下,硬场地、中场地和软场地三种不同场地空间变化分布组合对此类桥梁随机地震响应的影响。研究结果表明:不同的场地分布组合对超高墩铁路桥梁地震响应影响不同,最高墩处的场地条件对结构响应的影响尤为明显;最高墩处为软场地,其他墩为硬场地时结构响应最大,为最不利工况,应予避免;对于超高墩铁路桥梁地震响应分析应充分考虑空间变化场地条件的影响因素,否则会低估地震作用下结构的响应。

基于CFD的空心高墩防风超高模板优化研究

根据兰新铁路第二双线(新疆段)在风区进行高墩施工时的防风要求,提出在常规模板上再加高一段模板的高墩超高模板防风方法。运用大型商用软件FLUENT,采用计算流体动力学方法 (CFD),对不同来流方向条件下、内外模板不同加高组合方案空心高墩防风超高模板的三维绕流场进行数值模拟计算,依据施工人员安全、混凝土养护和施工综合效率3个方面的折减后综合等效风速比评价防风效果,进行空心高墩防风超高模板优化研究。结果表明:由于迎风侧超高模板的阻挡作用,来流在空心墩内部形成回流,气流沿背风侧顺时针流向迎风侧,空心墩内部迎风侧风速较背风侧小,墩内迎风侧可用于施工人员的临时避风;防风超高模板采用外模板超高1.5m、内模板不超高的方案为最优,其折减后综合等效风速比为0.2。

设置黏滞阻尼器的超高墩大跨铁路连续钢桁梁桥纵向减震性能研究

以某超高墩铁路连续钢桁梁桥为研究对象,运用SAP2000软件建立全桥空间有限元模型,通过动力非线性时程分析,进行设置不同参数黏滞阻尼器的超高墩大跨连续钢桁梁桥纵向减震性能研究。结果表明:合理设置阻尼器能够协同各墩受力,可显著降低支座、梁端和墩顶位移;受高阶振型影响,超高墩的墩顶位移与墩底内力响应没有直接对应关系,墩身中部弯矩响应包络图饱满、外凸;随着墩高的降低,墩身剪力及弯矩包络逐渐趋于线性,高阶振型的影响削弱,减震规律逐渐趋近中低墩;阻尼器可使超高墩的墩身地震内力重分布,有效改善墩身的剪力响应,中间2个超高墩(139和154 m)中部的弯矩响应相比无阻尼器情况分别减小约26%和27%。在进行超高墩的抗震设计时,应特别关注墩身中部的抗震性能验算。

超高墩对山区三塔斜拉桥力学响应的影响

多塔斜拉桥是跨越宽阔水面和山谷的一种可行方案。然而,山区多塔斜拉桥的超高桥墩会改变全桥结构的整体刚度,使其力学响应有别于普通的多塔斜拉桥。为研究超高墩对三塔斜拉桥力学行为的影响程度,以某在建的超高墩三塔斜拉桥为例,首先确立了力学响应指标和计算方法,然后分析了桥墩高度、桥墩高差、主梁刚度和主塔刚度对塔顶位移、墩底弯矩、跨中挠度等结构响应的影响规律。结果表明:当桥墩高度增加时,车道荷载和温度荷载所引起的墩底附加弯矩会随之减小,而塔顶的纵向位移和主梁的跨中挠度随之增大;桥墩高差对桥墩的内力影响很大,高差较大时,矮墩会承受更多的弯矩;提高主塔刚度能够更有效的控制结构位移。

装配式UHPC防船撞耗能装置的性能

提出一种新型装配式超高性能混凝土(UHPC)防船撞耗能装置。该装置由模块化生产的独立UHPC分箱组成,各分箱通过高强螺栓进行连接;采用非线性显式动力分析程序ANSYS/LS-DYNA对该防撞装置的性能进行分析与研究。研究结果表明:这种防撞装置可以显著减小撞击力并延长船桥碰撞时间,在1,3和5 m/s这3种不同撞击速度下,最大撞击力分别降低19.00%,39.17%和33.15%,撞击持续时间分别延长47.68%,132.61%和168.89%;当撞击速度为5 m/s时,船桥碰撞产生的撞击力为31.1 MN,超过桥墩设计抗力,而防撞装置的存在使最大撞击力下降到非破坏性水平20.79 MN。

基于无迹卡尔曼滤波的高墩垂直度偏差预控方法

为了解决超高墩垂直度偏差预控缺乏理论基础的问题,提高超高墩垂直度的精度,推导初始缺陷、日照温差荷载和风荷载综合因素影响下的超高墩偏位公式,以此为理论基础与无迹卡尔曼滤波方法相结合,构建超高墩垂直度偏差预控状态方程,实现以墩高为基准的墩身立模值预测和修正,形成一种基于无迹卡尔曼滤波的超高墩垂直度预控方法,经过与传统控制方法比较分析,该方法使垂直度控制精度提高了4.5倍,且最大偏位值只有6 mm,远小于规范限值;并分析各参数对所提方法的影响,得到各参数的合理取值范围。通过本文的研究,建立超高墩垂直度偏差预控的理论技术,为保障超高墩垂直度提供了一条有效途径。

UHPC加固混凝土桥墩抗震性能研究

目的 评估UHPC加固混凝土桥墩在拟静力荷载作用下的抗震性能。方法 基于OPENSEES软件,选用Concrete02模型拟合UHPC材料本构曲线,结合Reinforcing Steel材料本构、非线性染粒单元和零长度单元,通过修正约束增大系数K来综合考虑钢纤维和箍筋对材料的约束效应,构建并验证了UHPC加固混凝土桥墩滞回分析模型;在此基础上,分析了轴压比、UHPC加固厚度和高度、UHPC单轴抗压强度对加固桥墩位移延性系数的影响。结果 加固桥墩位移延性系数随轴压比的增加而减小,随UHPC加固厚度、加固高度和单轴抗压强度的增加均表现出先增大后减小的趋势。结论 UHPC加固厚度不宜过大,UHPC加固高度不宜大于桥墩宽度,UHPC单轴抗压强度不宜超过130 MPa。

高性能多功能桥墩永久模板节段节点性能分析

为了给高性能多功能桥墩永久模板节段节点设计提供科学依据,根据超高性能水泥基复合材料(UHPCC)纵向节段间的节点联接构造,分析了界面应力,建立了切向应力和法向应力分量的表达,提出了界面联接率的设计参量,并给出了焊缝节点应力极限状态方程.基于荷载规范,给出了永久模板的施工荷载计算参量表达.简要介绍了UHPCC的基本性能、计算模型,提出了将UHPCC应用于桥墩用多功能永久模板的设计概念,并结合典型墩柱结构进行了UHPCC管界面节点性能的计算,分析了壁厚、焊缝有效厚度等设计参量对节点性能的影响规律,分析了界面联接参量对焊缝应力的影响规律,提出了UHPCC管连接节点的设计方案.该研究为UHPCC永久模板管结构节段节点强度设计奠定了基础.

承插式UHPC连接装配桥墩节点力学性能研究

采用超高性能混凝土(UHPC)作为填缝材料的承插式装配桥墩连接技术具有施工方便、连接强度高、工期短等优势,在装配式桥梁建设中具有广阔的应用前景.以实际工程为背景,按照1:4的比例,制作UHPC承插式连接缩尺模型试件,进行单向荷载和反复荷载试验,与现浇试件进行对比.利用ABAQUS有限元软件,对模型试件进行数值仿真分析,将两组试件的破坏形态、荷载—位移曲线计算结果与试验结果进行比较,吻合较好.通过试验研究和有限元分析,验证了UHPC承插式连接节点承载力与抗震性能指标能达到整体现浇连接的效果.

超低弗劳德数闸下消能试验

低弗劳德数、低水头、低尾水的闸下消能消力池内不能产生稳定充分水跃,池内壅起的水流出池后会产生二次跌落,对下游河床冲刷严重。针对芦潮港水闸工程,通过物理模型试验提出了一种新型辅助消能工,即在池后海漫设置梅花形布置墩群,可使下泄水流达到充分消能、均匀扩散的效果,并分析了墩群的消能机理。实践表明,这种新型的消能布置方案可以有效地解决超低弗劳德数底流水跃消能不充分的问题,可供类似工程参考。

基于BRB的铁路双柱式超高墩连续梁桥横向减震研究

为提升双柱式超高墩桥梁的横向抗震性能,可将屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)用于双肢墩身。通过某铁路超高墩大跨连续钢桁梁桥非线性时程分析,研究了罕遇(PGA=0.227g)和极罕遇(PGA=0.640g)地震下BRB的参数影响规律、作用机理及减震效果,探讨了高阶振型对BRB墩身地震响应的影响。结果表明:BRB能够改变墩身传力路径,在一定参数范围内可将原有墩身部分弯矩转化为支撑点的轴力和剪力;罕遇地震下BRB未充分发挥耗能作用,地震响应随芯材面积A;增加而不断接近X撑方案;极罕遇地震下设置BRB可明显减小墩顶位移和墩身轴力响应;BRB会适当增加墩身弯矩响应,但截面PM滞回并未超过等效屈服包络;由于高阶振型效应,BRB墩身中部的剪力、弯矩响应包络图凹凸交替变化;随着墩高的降低,高阶振型的影响减弱,墩身剪力、弯矩包络图近似双折线;采用BRB可有效抑制超高墩的高阶振型,同时提升极罕遇地震下桥墩的耗能能力、增强横桥向抗震性能。

龙华矿20112工作面过空巷支护技术研究

针对龙华煤矿20112综采工作面过空巷存在顶板压力较大、支架工作阻力变化复杂等问题,结合龙华煤矿20112综采工作面实际情况,设计了2种综采工作面过空巷支护技术方案,对其经济性进行了对比,并用于实际生产。实践表明:该方案使工作面过空巷受采动影响较小,无顶、帮变形现象,加快了超长工作面的安全快速回采,带来经济效益的同时也为超长工作面过空巷技术提供了借鉴。

连续刚构桥超高墩非线性稳定性影响研究

目前,对于连续刚构桥超高墩稳定性的研究多偏于理论,论文以实际工程为例,对比采用线性与非线性分析方法的影响差异,分析不同墩高和墩形对超高墩稳定性的影响。结果表明,几何非线性在超高墩的挠曲变形中所占比例较大,材料非线性次之;墩高超过125m后超高墩效应趋势明显增大;应根据稳定性和抗推刚度大小的范围选取适宜的墩形。

预制桥墩连接技术研究综述

预制桥墩体系因具有快速施工、缩短工期等优点而被大量应用于国内外的非强震区。现阶段对预制桥墩体系抗震性能的研究尚不成熟,这限制了其在强震区的工程应用。将预制桥墩体系分成等同现浇连接、非等同现浇连接、UHPC连接和震后可恢复连接四类进行总结。介绍了不同连接形式的基本构造、传力机理和抗震性能,并重点阐述了UHPC连接和震后可恢复连接的相关研究。在此基础上分析并展望了预制桥墩连接技术未来的研究方向,以促进国内实际工程中对预制桥墩连接技术的合理应用。

某在役高架桥支座更换设计与施工

某高架桥主线标准段跨径为35m,采用"鱼腹式"预应力混凝土连续箱梁,支座为XQZ球型钢支座。随着运营时间和交通量的增长,支座出现滑板脱出、球冠衬板转动及移位超限、构件开裂变形等病害,需更换支座。设计新型高承载支座,滑板采用"整板+分片镶嵌"形式,采用硅脂补充通道,设置支座防倾转构件等构造措施;采用ANSYS软件对设计荷载下新支座进行验算,支座受力满足要求;对新支座进行竖向承载力、摩擦系数、转动性能等试验,各项性能指标均满足要求。采用"整体同步顶升"作为一联桥梁上部结构主要顶升方案,"横向同步、纵向逐墩顶升"作为交通组织困难路段顶升方案,研制新型三连杆超薄液压千斤顶,采用液压升降车作为顶升施工平台,可满足箱梁顶升、支座更换施工要求。